Полумостовой преобразователь постоянного напряжения

(19) И 1) 1)4 Н 02 М 7/538 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ й ун о за- ере 12,я Р)А.йвейльта367-368СССР ТЕЛЬ элект- ьзовано ОО СУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ Н А ВТОРСНОМ,К СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретение относитсяротехнике и может быть исп при разработке вторичных источниковпитания. Цель изобретения - повыше ние К 1 Щ, Устройство выполнено по полумостовой схеме на коммутирующихтранзисторах 1, 2, управляемых с пмощью управляющих транзисторов 5,6,базо-эмиттерные переходы которыхшунтированы базо-коллекторными пходами блокирующих транзисторов13. Частота переключений задаетсятактовым генератором, Блокирующиетранзисторы 12, 13 защищают коммутирующие транзисторы 1, 2 от сквозныхтоков за счет автоматической задерж"ки включения очередного коммутирующего транзистора 1 или 2 до моментазапирания последнего. 1 ил.30 Изобретение относится к электротехнике, в частности к статическимпреобразователям напряжения ПН снезависимым возбуждением, и можетбыть использовано пои разработке вторичных источников питания.Цель - повышение КПД.На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Предлагаемый 10 преобразователь содержит .коммутирующие транзисторы 1 и 2 и два конденсатора 3 и 4, соединенных по полумостовой схеме.Базовые цепи коммутирующих тран зисторов подключены к коллекторам управляющих транзисторов 5 и 6 через одинаковые входные узлы 7 и 8. Входной узел состоит из двух последовательно соединенных резисторов. Эмит теры управляющих транзисторов 5 и 6соединены с общим выводом устройства, а их базы подключены к выходу тактового генератора 9 через токоограничивающие резисторы 10 и 11. Блокирующие транзисторы 12 и 13 имеют различную проводимость. Каждый иэ блокирующих транзисторов 12 и 13 подключен переходом коллектор-база параллельно к переходу база-эмиттер уп, равляющего транзистора, одинаковой с ним проводимости. При этом коллекторы блокирующих транзисторов сое. динены с базами управляющих. Эмиттеры блокирующих транзисторов объединены между собой и через резистор 14 подключены к объединенным коллекторам коммутирующих транзисторов, Тактовый генератор выполнен по схеме релаксационного автогенератора на одном опе- щ рационном усилителе 15, охваченным двумя обратными связями по прямому и инвертирующему входам, С этой целью прямой и инвертирующий входы усилителя соединены с его выходом, соответственно, через резисторы 16 и 17, и с общей точкой устройства первый соединен через резистор 18, а второй - через конденсатор 19. Дополнительно инвертирующий вход операционного усилителя подключен к об" щей точке соединения коммутирующих транзисторов через резистор 20.Питание операционного усилителя осуществляется от двух параметрических стабилизаторов 21 и 22, которые соединены в последовательную цепь и подключены к зажимам источника питания постоянного тока, Общая точка соединения стабилизаторов является и общей точкой всего устройства,Полумостовой преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом,При подаче питающего напряжения вустройстве происходит процесс включения, Операционный усилитель переходит в состояние максимального выходного напряжения за счет действияположительной обратной связи черезрезисторы 17, 16, Полярность выходно. -го напряжения определяется напряжением смещения, присушим данному образцу операционного усилителя. Предположим, положительную полярностьнапряжения на выходе усилителя. Вэтом случае будут открыты управляющий 5 и блокирующий 13 транзисторы.Первый транзистор открывается по цепи база-эмиттер, а. второй - коллек"тор-база. Падением напряжения на переходе коллектор-база блокирующеготранзистора надежно закрыт управляющий транзистор 6 и соответственнокоммутирующий транзистор 2, Через открытый управляющий транзистор 5 ивходной узел 7 открывается (переходит в насыщение) коммутирующий транзистор 1. Через открытый транзисторна выход ПН подается напряжениеположительной полярности общей точкиустройства, Под действием этого напряжения через резисторы 14 и 20 протекают токи, Первый замыкается вцепь эмиттер-база блокирующего транзистора 13, а второй - в цепь конденсатора 19. Падением напряжения на переходе эмиттер-база транзистора 13надежно закрыт блокирующий транзистор 12 по тому же переходу. Конденсатор 19 начинает заряжаться токами,протекающими через резисторы 20 и 17,В момент равенства по величине междунапряжением на конденсаторе и падением напряжения на резисторе 18, происходит переключение операционногоусилителя по выходу. Процесс переключения носит лавинообразный характерза счет действия положительной обратной связи. В результате на выходеоперационного усилителя изменяетсяполярность напряжения. Изменение полярности выходного напряжения усилителя ведет к реверсированию направления протекания токов через резисторы10, 11. В результате ток через резистор 10 замыкается в цепь коллектор-база блокирующего транзистора 12, Падением напряжения на этом переходе формированно закрывается (переходит в режим отсечки)управляющий транзистор 5. Одновременно с переключением усилителя ток через резистор 11 начинает протекать по переходу коллектор-эмиттер блокирующего транзистора 13. 10По истечении времени рассасывания носителей в базе коммутирующего транзистора 1, последний начнет закрываться (переходить в режим отсечки), Через входной узел 8 будет открываться коммутирующий транзистор 2, форсируя изменение напряжения на выходе. Данный процесс носит лавинообразный характер, так как уменьшение и затем изменение полярности выходного напряжения ведет к уменьшению тока через резистор 14 и пропорциональному увеличению тока, протекающего через резистор 11 в цепь база-эмиттер управляющего транзистора б. В момент сни жения выходного напряжения до нулевого значения данный ток полйостью замыкается в базовую цепь упомянутого транзистора. Изменение полярности напряжения на выходе приводит к тому что ток через резистор 14 начинает протекать в цепь эмиттер-база блокирующего транзистора 12, запирая при этом одноименный переход транзистора 13. Таким образом, коммутирующие транзисторы формированно переклю 35 чаются. Транзистор 1 переходит в режим отсечки, а транзистор 2 - в режим насыщения. Одновременно током через резисторы 17, 20 начинает пе резаряжаться конденсатор. За время перезаряда конденсатора состояниетранзисторов не изменяется и на выхо. де формируется отрицательный меандр (прямоугольной формы полуволна) йапряжения. В момент достижения величиной напряжения на конденсаторе значения, равного напряжению на резисторе 18, происходит очередное переключение операционного усилителя, с последующим переключением транзисторов. Процесс переключения аналогичен описанному выше с той лишь разницей, что происходит запирание транзисторов б и 2 и открывание транзисторов 5 и б. Далее процессы периодически повто 55 ряются. В результате переключений транзисторов на выходе формируется переменное напряжение прямоугольной формы, Блокирующие транзисторы надежно защищают коммутирующие транзис. торы от протекания через нихсквозных" токов за счет автоматическойзадержки включения очередного коммутирующего транзистора до моментапрактически полного запирания ранееоткрытого транзистора. Момент переключения выбирается соотношением резисторов 11 (10) и 14. Для низкочастотных коммутирующих транзисторов может быть введена дополнительная минимальная временная задержка путем подключения дополнительного конденсатора между обьединенными эмиттерамиблокирующих транзисторов и общейточкой устройства,Переключение управляющих транзисторов происходит в форсированном режиме, а именно в режиме активногозапирапия, Данный режим обеспечиваетсокращение длительности переходныхпроцессов и, соответственно, уменьшение динамических потерь, При этом.повышается и надежность работы устройства, так как в режимах активногозапирания повышается допустимое коммутирующее напряжение транзисторов,уменьшаются локальные перегревыструктуры переходов транзисторов и,в целом, снижается температурный режим работы устройства.Формула изобретенияПолумостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий коммутирующие транзисторы разного типа проводимости, управляющЪе переходы которых через входные узлы подключены к .коллекторам управляющих транзисторов, тип проводимости каждого из которых противоположен типу проводимости соответствующего коммутирующего транзистора, цепи баз которых через токозадающий элемент присоединены к выходу тактового генератора, общая точка частотозадающей КС"цепи которого через первый резистор соединена с общей точкой коммутирующих транзисторов", образующей выходной вывод, при этом эмиттеры управляющих транзисторов соединены с общим выводом, резисторы, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, введены два блокирующих транзистора, тип проводимости каждого из которых совпадаетЗаказ 1418/50 Тираж 665 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с типом проводимости соответствующего управляющего транзистора, коллекторы которых соединены с базами соответствующих управляющих транзисторов,базы соединены с общим выводом, аэмиттеры через второй резистор соединены с общей точкой коммутирующихтранзисторов, при этом упомянутый токозадающий элемент представляет собой два резистора, каждый из которыхвключен в цепь базы соответствукицегоуправляющего транзистора.