Формирователь импульсов

ОПИСАНИЕ 813729ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М:Кл 3 К 50 присоединением за3) Приоритет -вки-Государственный комнте СССРделам изобретений и открытий Опубликовано 15.03.81. Бю тень 1(53) УДК 621 373 (088,8) исания 25.03.8 ата опубликовани 72) Автор изобретения В. И. Костылев Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова(71) Заявител 54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ знакотизной пособИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразовательной технике для управления транзисторами инверторов при построении вторичных источников электропитания и в тех случаях, когда от формирователя требуются малые длительности фронтов выходного напряжения при больших выходных токах.Известен формирователь импульсов, содержащий трансформатор, у которого первичная обмотка соединена с ключевыми элементами, а вторичная подключена к нагрузке 1.Недостатком этого формирователя является невозможность получения знакопеременных импульсов с большой крутизной фронтов при высокой нагрузочной способности. Наиболее близким техническим решением к изобретению является формирователь импульсов, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель со сглаживающим фильтром, и дополнительно введенный диод. В таком формирователе в момент формирования фронта импульса вторичная обмотка трансформатора подклю 2чается непосредственно к нагрузке, и только на стадии формирования вершины импульса в работу включается сглаживающий фильтр, конденсатор которого через выпрямитель подзаряжается от вторичной обмотки 2.Однако в том случае, когда данный формирователь рассчитывается на большой выходной ток и малое сопротивление нагрузки, применение его становится малоэффективным, поскольку при работе его в таких условиях недопустимо возрастают фронты импульсов из-за индуктивности рассеяния между первичной и вторичной обмотками трансформатора. Кроме того в данном формирователе невозможно получить знакопеременное напряжение на выходе.Цель изобретения - получение 15 переменных импульсов с большой круфронтов при высокой нагрузочной с ности.Поставленная цель достигается тем, чтов формирователь импульсов, содержащий трансформатор и выпрямитель с емкостным фильтром на выходе, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора, введен мостовой инвертор, состоящий из двух пар транзисторов разного типа проводимости, кол 813729лекторы которых подключены к выходу выпрямителя, базы -- ко вторичной обмоткетрансформатора, а эмиттеры - к нагрузке.Для улучшения формы выходных импульсовв пусковом режиме в формирователь импульсов введены резисторы, включенные между выходом выпрямителя и емкостным фильтром.Благодаря использованию транзисторного мостового инвертора, подключенного к выходу выпрямителя, возможно получение навыходе преобразователя знакопеременногонапряжения,На чертеже представлена принципиальная схема формирователя импульсов с мостовой схемой выпрямителя.Формирователь импульсов с мостовойсхемой выпрямления содержит трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, выпрямитель на диодах 4 - 7, мостовой инвертор на транзисторах 8 и 9 и-р-итипа проводимости и 10 и 11 р-и-р типа проводимости,емкостной фильтр на кондецсаторе 12, нагрузку 13, резисторы 14 - 21, которые дополнительно включены для улучшения работы формирователя.Предлагаемый формирователь импульсов выполнен с выпрямителем со среднейО25точкои и отличается от известного толькоотсутствием диодов 4 и 7,(что ценно огда,когда на выходе формирователя получаютнапряжение 2 - 4 В при больших токах) иналичием вывода средней точки вторичнойобмотки 3 трансформатора 1.ЗОФормирователь импульсов работает следуюгцим образом.На первичную обмотку 2 трансформатора 1 поступает переменное прямоугольныенапряжение от внешнего генератора. Напряжение со вторичной обмотки 3 выпрямителя с помощью выпрямителя на диодах 47 заряжает конденсатор 12 до определенной величины. При формировании импульса напряжения на нагрузке 13 напряжение ца вторичной обмотке 3 меняет свой знак. После того, как напряжение перейдет через ноль, начинает протекать Оазовый ток транзисторов 8 и 11 по следующему контуру; зажим обмотки 3, база - эмиттерный переход транзистора 8, сопротивление нагрузки 13, база - эмиттерный переход транзистора 11, второй зажим обмотки 3. Транзисторы 8 и 1 открываются, и на нагрузке 13 формируется фронт напряжения с высокой крутизной, Объясняется это тем, что во-первых, на 5 о базы транзисторов 8 и 1 поступает напряжение с обмотки 3, фронт которого це завален, поскольку в это время диоды 4 - 7 еще закрыты напряжением на конденсаторе 12, а базовые токи невелики и существенно не загружают обмотку 3, поэтому влиянием ее индуктивности рассеяния можно пренебречь. Во-вторых, напряжение на нагрузке 13 создается коллекторными токами транзисторов 8 и 11, открываемых форсированно, и длительность их фронтов весьма мала. На этапе формирования фронта конденсатор 12 играет роль источника коллекторного напряжения, но ввиду кратковременности этого этапа конденсатор 12 сушественно разрядиться не успевает.После того, как напряжение на обмотке 3 установится, открываются диОды 5 и 7, и происходит подзаряд конденсатора. Начинается формирование вершины импульса, когда коллекторные токи транзисторов 8 и 9 создаются выходным напряжением выпрямителя, В следующий полупериод, когда напряжение на обмотке 3 поменяет свой знак, напряжение на базах транзисторов 8 и 9 оказывается отрицательным, а ца базах 9 и 11 положительным. Г 1 оэтому транзисторы 8 и 11 запираются, а 10 и 9 открываются, В результате напряжение ца нагрузке меняет свой знак.На этапе формирования вершины импульса напряжения на нагрузке 13 транзисторы 8 и 11 или 9 и О с точки зрения уменьшений потерь в нихаходятся в нась 1 щении. Насыгцению способствует то, что потенциал базы по абсолютной величине выше потенциала коллектора на величину падения напряжения на открытом диоде выпрямителя. В ряде случаев этого цедостаточно и тогда целесообразно последовательно с коллекторами транзисторов 8 в -11 включатьь балластные резисторы 14, 1 б, 17 и 19.В пусковом режиме фронт импульса 1 апряжения на нагрузке заваливается на время заряда конденсатора 12. Для улучшения формы импульса предлагается последовательно с выпрямителем включать один или два резистор и 18. Эти резисторы могут быть заменены дросселями. В гакой схема фронтервого импульса формируется базовыми токами транзистора, причем оза-эмиттерцые переходы их работаю как диоды, Длительность фронта импульса в этом случае хотя и определяегся индюквцостью рассеяния вторичной обмотки 3, цо всс же значительцо меньше завала, вызываемого зарядом конденсатора 12. Г 1 ос е заряда конденсатора 12 формирователь переходит в раоочий режим.Для уменьшения потерь в базовых цепях транзисторов общие точки сое,ц нпя баз подсоединены к выводам вторичной,. б мотки 3 через резисторы 20 и 21Для повышения выходной 1 ощцосчи ето ричных источников электропитания широко используется параллельное соединепис транзисторов, причем число их в сборке ости- гает десятков и сотен штук, а суммарц:е базовые токи - десятков ампер. Формирование таких токов при низком выходном напряжении весьма затрудцительц о, поскольку фронты импульсов из-за наличия ицдуктивностей рассеяния обмоток в:хо;цо: о трансформатора формирователя составляют 5 мкс и больше, Такие длительности ф оц813729 жовКорректПодписа СССРытийаб., д. 4/5Проектная,Составитель В. ЧТехред А. БойкасТираж 988И Государственного комитделам изобретений и откосква, Ж - 35, РаушскаяПатент, г. Ужгород, ул р Н.ое Редактор Л. ПовханЗаказ 421/77ВНИИП 113035,Филиал ПП тов являются недопустимыми, поскольку при водят к большим потерям в силовых ключахПредлагаемый формирователь формирует фронт импульса не напряжением вторичной обмотки, а введенным мостовым инвертором, поэтому влияние индуктивности рассеяния мало и не приводит к увеличению фронтов. Таким образом, использование мостового инвертора в формирователе дает возможность получить прямоугольное знакопеременное напряжение с высокой крутизной фронтов, что расширяет функциональ ные возможности формирователя, так как становится возможным применение его для управления мощными ключами мостовых инверторов и позволяет уменьшить динамические потери в последних. Введение в формирователь мостового инвертора не усложня 15 ет конструкции трансформатора, поскольку для управления инвертором и для создания источника питания его используется одна вторичная обмотка. 20Формула изобретения1, Формирователь импульсов, содержащий трансформатор и выпрямитель с емкостным фильтром на выходе, подключенный ко вторичной обмотке трансорматора,отличающийся тем, что, с целью получениязнакопеременных импульсов с большой крутизной фронтов при высокой нагрузочнойспособности, в него введен мостовой инвертор, состоящий из двух пар транзисторовразного типа проводимости, коллекторы которых подключены к выходу выпрямителя,базы - ко вторичной обмотке трансформатора, а эмиттеры - к нагрузке.2, Формирователь импульсов по п. 1,отличающийся тем, что, с целью улучшенияформы выходных импульсов в пусковом режиме, в него введены резисторы, включенныемежду выходом выпрямителя и емкостнымфильтром.Источники информации,принятые во внимание при.экспертизе1. Монин В. С. и др. Стабилизированныепреобразователи напряжения. М., Сов.радио, 1972, с. 298299, рис. 9 - 1. 2. Авторское свидетельство СССР Юо 439066, кл. Н 03 К 5/12, 1972 (прототин).