Преобразователь напряжения

(19) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ. %13ледовательский институтстроенияВ.Д. Соловьев88.8)идетельство СССР2 М 3/155, Н 02 Р 13/32.идетельство СССР02 М 3/335; Н 02 М 7/537,(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано 02 М 7/537, Н 03 К 17/60 во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения потерь в силовом транзисторе. Преобразователь напряжения содержит транзисторный ключ с трансформатором 8 тока, в котором осуществляется пропорциональное токовое управление. В первичной обмотке трансформатора 8 тока имеется дополнительный вывод 20, к которому подключен коллектор введенного дополнительного транзистора 15, отпирающийся на время, достаточное для рассасывания избыточного заряда в базе силового транзистора 1, что уменьшает длительность фронта спада тока.2 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения потерь в силовом транзисторе преобразователя,На фиг, 1 приведена схема предлагаемого преобразователя напряжения; на фиг.2 - эпюры, поясняющие работу схемы,В тексте приняты следующие обозначения: 1 - основной транзистор, 2 - нагрузка, 3 - входные выводы (основной источник питания), первый 4 и второй 5 выводы для подключения вспомогательного источника питания, 6 - импульсный генератор напряжения, 7 - первый дополнительный транзистор, 8 - трансформатор тока, 9 размагничивающая обмотка трансформатора тока, 10 - резистор запуска, 11 - рекуперирующий диод, 12 - базовая обмотка основного транзистора, 13 - силовая обмотка основного транзистора, 14 - шунтирующий диод, 15 - второй дополнительный транзистор, 16 последовательная ВС-цепь, 17 - резистор, 18 - диод, 19 - резистор, 20 - дополнительный вывод, 21 - конденсатор, 22 - диоды.Преобразователь напряжения содержит основной транзистор 1 и нагрузку 2, последовательно подключенные к входным выводам 3, первый 4 и второй 5 выводы для подключения вспомогательного источника питания, импульсныйгенератор 6 напряжения, подключенный к базовому выводу первого дополнительного транзистора 7 и общему выводу схемы, трансформатор 8 тока, размагничивающая обмотка 9 которого . подключена к коллектору первого дополнительного транзистора 7 и через резистор 10 запуска и рекуперирующий диод 11 к выводам 4 и 5 вспомогательного источника питания, базовая обмотка 12 подключена к переходу база-эмиттер силового транзистора 1 через последовательно соединенные диоды 22, шунтированные конденсатором 21, а силовая обмотка 13 включена последовательно в эмиттерную цепь силового транзистора 1, переход базаэмиттер силового транзистора 1 шунтирован резистором 19. Эмиттер второго дополнительного транзистора 15, комплиментарного первому дополнительному транзистору 7, подключен к выводу 4 вспомогательного источника питания, база подключена через последовательную ВС-цепь 16 к коллектору первого дополнительного транзистора 7, соединенного с катодом диода 14, анод диода 14 подключен к общей точке схемы, коллектор дополнительного транзистора 15 через диод 18 подключен к введенному отводу 20 от первой обмотки 9трансформатора 8 тока, переход база - эмиттер дополнительного транзистора 15 шунтирован резистором 17.5 Преобразователь напряжения работаетследующим образом,В течение времени открытого состояниявспомогательного транзистора 7 трансформатор 8 тока намагничивается током, проте 10 кающим через резистор 10 и обмотку 9.Силовой транзистор 1 находится в запертомсостоянии, При подаче запирающего импульса от генератора 6 вспомогательныйтранзистор 7 запирается и на обмотке 915 возникает импульс напряжения, которыйприводит к появлению отпирающего напряжения на обмотке 12. Благодаря магнитнойсвязи обмоток 12 и 9 происходит лавинообразный процесс включения силового тран 20 зистора 1, На обмотке 9 наводится ЭДС,пропорциональная напряжению на обмотке12. При открытии первого дополнительноготранзистора 7 (в отсутствии второго дополнительного транзистора 15) ЭДС закорачи 25 вается через диод 11. После окончанияпроцесса рассасывания в силовом транзисторе 1, на его базе напряжение меняетзнак, а через вспомогательный транзистор7 и обмотку 9 продолжает протекать ток30 намагничивания. Диод 14 блокирует выбросы напряжения, возникающие на обмотке 9и защищает дополнительный транзистор 7.Амплитуда отрицательного импульсанапряжения, возникающего на базе силово 35 го транзистора 1 в момент его запирания,определяется энергией, накопленной втрансформаторе 8, и наличием отрицательного смещения на конденсаторе 21, В процессе рассасывания заряда в базе силового40 транзистора 1 напряжение на обмотке 12мало, напряжение база-эмиттер транзистора 1 близко к нулю (фиг. 2, а). В этом случаеиз-за различной скорости рассасывания зарядов в переходах эмиттер-база и коллек 45 тор - база происходит затягиваниедлительности спада коллекторного тока(фиг. 2, б). Такое явление приводит к значительным потерям мощности е транзисторе иснижает надежность. Увеличение амплиту 50 ды отрицательного импульса путем увеличения количества диодов 22 не обеспечиваетсокращение времени спада тока. При маломнапряжении на обмотке 12 скорость рассасывания остается низкой, При этом наличие55 второго дополнительного транзистора 15 вмомент открытия первого дополнительноготранзистора 7 через ВС-цепь 16 на базутранзистора 15 поступает отпирающий импульс. Длительность импульса выбираетсяне меньшей, чем время рассасывания в си1725354 35 40 50 55 ловом транзисторе 1, Таким образом, на время рассасывания к отводу 20 обмотки 9 оказывается приложенным напряжение вспомогательного источника питания.Это приводит к возникновению отрицательного импульса напряжения на обмотке 12 до завершения процесса рассасывания (фиг.2,в) и резко укорачивает фронт спада тока транзистора 12 (фиг. 2 г).Подключение дополнительного транзистора 15 с диодом 18 защиты от обратного напряжения эквивалентно кратковременному изменению коэффициента трансформации трансформатора 8. Диоды 22 с конденсатором 21 не являются обязательными, Они обеспечивают отрицательное смещение на базе транзистора 1 после окончания рассасывания, что повышает помехоустойчивость,Предлагаемое решение полностью исключает явление затягивания фронта спада тока и обеспечивает его длительность, соответствующую ненасыщенному режиму работы транзистора. Это позволяет иметь минимальные потери в насыщенном состоянии и максимально использовать частотные свойства транзистора, Снижение динамических потерь мощности в транзисторе повышает надежность преобразователя напряжения,Формула изобретения Преобразователь напряжения, содержащий основной транзистор, силовая цепь которого соединена последовательно с цепью нагрузки и через силовую обмотку токового трансформатора подключена к входным выводам, а базовая обмотка одним выводом подключена к управляющему вхо ду транзистора, а другим выводом - согласно последовательно к силовой обмотке, размагничивающая обмотка соединена последовательно с силовой цепью дополнительного транзистора и рекуперирующего 10 диода, общая точка каждых соединена спервым выводом для подключения вспомогательного источника, второй вывод которого через резистор запуска подключен к точке соединения рекуперирующего диода 15 и размагничивающей обмотки, причем управляющий вход дополнительного транзистора подключен к импульсному генератору напряжений диод, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем 20 уменьшения потерь в силовом транзисторе, в него введен второй дополнительный транзистор, комплиментарный первому, эмиттер которого подключен к второму выводу вспомогательного источника пита ния, база через последовательнуюЯС-цепь подключена к коллектору первого дополнительного транзистора, а коллектор через диод подключен к обмотке, образованной между дополнительным 30 выводом размагничивающей обмоткитрансформатора и выводом, подключенным через резистор к первому выводу вспомогательного источника питания.1725354 р Н,Химчук аказ 1183 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5 ГКНТ СССР оизводственно-и 1.",1 1 Сост Техр Ф й Уель И.ПоставнинаМ. Морге нтал Корректор О.Кравцо ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10