Преобразователь напряжения на транзисторах

(11) 448561 Союз Советских Социалистических РеспУблин(22) Заявлено 09.11.71 (21) 1712700/26-9 11с присоединением заявки Ме Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(088,8) Опубликовано 30.10.74. Бюллетень Ме 401 Дата опубликования описания 06.08.75(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРАНЗИСТОРАХ1 1 цессы в контурах коммутации имеют колебательный характер.Преобразователь напряжения на транзисторах (фиг. 1) содержит стабилизированный по 5 частоте генератор, выполненный на транзисторе 1, конденсаторе 2 и трансформаторе 3; ключ, выполненный на транзисторе 4, который одновременно образует одно плечо двухтактцого усилителя мощности; второе плечо уси О лителя мощности образует транзистор 5, диод6 ц выходной трансформатор 7 преобразователя (8 - 11 - обмотки трансформатора 3).Место соединения времязадающего конденсатора 2 и эмиттера транзистора 1 генерато ра соединено через диод 6 с коллекторомтранзистора 4 ключа.Преобразователь напряжения работает следующим образом,В первоначальный момент при подключе нии источника питания за счет тока утечкитранзистора 1 начинает заряжаться времязадающий конденсатор 2, Ток заряда, протекая по обмотке 9 трансформатора 3, наводит э. д. с.в обмотке 8, которая приотрывает транзистор 25 1, вызывая возрастание коллекторного тока.В дальнейшем этот процесс носит лавинообразный характер, при котором транзисторполностью отпирается и входит в режим насыщения. Конденсатор 2 заряжается через от крытый транзистор 1. Цепь заряда конденсаГасУдарственный комитет (32) Приоритет Изобретение может быть использовано в устройствах управления тиристорными преобразователями.Известен преобразователь напряжения на транзисторах, содержащий стабилизированный по частоте генератор, транзисторный ключ и двухтактный усилитель мощности.Целью изобретения является повышение стабильности частоты выходного напряжения при колебаниях напряжения питания и нагрузки и упрощение преобразователя.Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе транзисторный ключ образует одно из плсч двухтактного усилителя мощности, причем общая точка времязадающего конденсатора и эмиттера транзистора генератора соединена через диод с коллектором тр ацзи стор а ключа.На фиг. 1 представ. пена принципиальная схема предлагаемого преобразователя напряжения; на фиг. 2 - цепь заряда времязадающего конденсатора; на фиг. 3 - эквивалентная схема трансформатора; на фиг. 4 - кривые изменения переходных электрических величин при колебательном характере процесса; на фпг. 5 - кривые изменения переходных электрических величин при апериодическом характере переходного процесса; на фиг, 6 - временные диаграммы изменения токов и напряжения для случая, когда переходные про60 3тора можно представить так, как изображено на фиг. 2, исходя из эквивалентной схемы трансформатора, представленной на фиг 5, если пренебречь индуктивностями рассеянияи 1, ввиду того, что их величина незначительна по сравнению с индуктивностью намагничивания Ь, . На фиг, 2: г, - сумма активного сопротивления обмотки 8 трансформатора и сопротивления открытого транзистораЛ1; Я, - приведенная к первичной обмотке 8 трансформатора сумма сопротивлений нагрузок и активных сопротивлений вторичных оомоток трансформатора 3. Гак же представляется и эквивалентная цепь разряда конденсатора 2,При подключении цепи, изображенной на фиг. 2, к источнику постоянного напряжения переходный процесс в ней может носить либо колебательный, либо апериодический характер, в зависимости от соотношения параметров Я-, 1.-, С-элементов. При апериодическом характере переходных процессов сущность работы преобразователя не меняется,В момент времени 1 О через открытый транзистор 1 заряжается конденсатор 2; диаграмма его напряжения изображена на фиг. б,а. Диаграмма тока намагничивания трансформатора 3 представлена на фиг. б,б. Напряжение на первичной обмотке 9 изменяется по законуЫ 1У= - 1, и вначале нарастает почти скачком, а затем спадает до нуля в точке максимума тока намагничивания (фиг. б,в), Напряжения на обмотках 8, 10 и 11, которые приложены к базам транзисторов 1, 4 и 5 соответственно, представлены на фиг, б, г, д, е, причем напряжения на обмотках 8 и 11 совпадают по знаку, и транзисторы 1 и 5 находятся в открытом состоянии. Через открытый транзистор 5 и одну половину первичной обмотки выходного трансформатора 7 протекает ток от источника питания,Напряжение на обмотке 10 противоположно по знаку напряжениям на обмотках 8 и 11. Транзистор 4 находится в закрытом состоянии. Далее в момент времени 1 ток намагничивания трансформатора 3 достигает максимума.сКс,В этой точке его производная " равна нулю, и, следовательно, становится равным нулю напряжение Ук, на обмотке 9 трансфор. матора 3, а также напряжения на других обмотках. Так как напряжение на базе транзистора 1 снижается до нуля, последний выходит из режима насыщения и переходит в режим усиления, коллекторный ток его при этом уменьшается. Ток намагничивания 1 меняет знак своей производной на противоположный, меняется и знак напряжения на обмотках 8 - 11.Транзисторы 1 и 5 запираются, а транзистор 4 открывается. Этот процесс носит лавинообразный характер. Конденсатор 2 разряжается через открытый транзистор 4, ток источника пи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тания замыкается через вторую половину первичной обмотки выходного трансформатора 7.Процессы, происходящие при разряде конденсатора 2 через транзистор 4, носят характер, аналогичный процессам при заряде, с той лишь разницей, что ток намагничивания 1, трансформатора 3 меняет знак на противопо. ложный (фиг. б,б). Нарастая в момент времени 1, этот ток достигает максимума, его производная становится равной нулю, а затем меняет знак на противоположный, Соответственно, вначале спадают до нуля напряжения на обмотках 8, 9 и 11, которые затем меняют свой знак. Транзистор 4 лавинообразно закрывается, а транзисторы 1 и 5 лавинообразно открываются. Далее процессы, происходящие в устройстве, протекают аналогично вышеописанным. Транзисторы 4 и 5 поочередно открываются, и через обе половины первичной обмотки выходного трансформаторапротекает ток, создающий магнитный поток переменного направления, который обусловливает появление переменного напряжения во вторичной обмотке выходного трансформатора,Диаграммы напряжений Цн - а 1 ь Цн - эь У 1 на коллекторно-эмиттерных переходах транзисторов 1, 4 и 5 изображены на фиг. б, ж, и, к, а диаграмма выходного напряжения - на фиг. б,л,Коммутация транзисторов 1 и 4 при апериодическом характере процессов заряда и разряда конденсатора 2 происходит в точке максимума сока намагничивания (фиг. 5), поэтому процессы, происходящие в преобразователе напряжения в принципе ничем существенным не отличаются от процессов, происходящих при колебательном характере заряда и разряда конденсатора 2.Из изложенного следует, что период, а следовательно, частота переменного напряжения на выходе преобразователя определяются длительностью протекания тока от источника питания через попеременное открытые транзисторы 4 и 5, а длительность открытого состояния транзисторов определяется длительностью переходных процессов, протекающих при заряде и разряде конденсатора 2,Как указывалось выше, переключение транзисторов 1, 4 и 5 происходит в момент максимума тока намагничивания трансформатора 3. Достижение этого максимума тока как при колебательном, так и при апериодическом характере переходных процессов зависит от параметров контура коммутации и не зависит от напряжения источника питания, а также и от нагрузки, так как она не входит в контуры коммутации.При изменении напряжения источника питания меняется амплитуда тока, протекающего через индуктивность намагничивания, а точка максимума не меняет своего временного положения (на фиг. б,б изображено пунктиром). Таким образом, частота выходного напряжения преобразователя не зависит от колебаний напряжения источника питания в5широких пределах, а также от колебаний нагрузки. Предмет изобретенияПреобразователь напряжения на транзисторах, содержащий стабилизированный по частоте генератор, транзисторный ключ и двухтактный усилитель мощности, о т л и ч а ющ и йс я тем, что, с целью повышения стабильности частоты выходного напряжения при колебаниях напряжения питания и нагрузки и упрощения преобразователя, транзисторный ключ образует одно из плеч двухтактного усилителя мощности, причем общая точка время- задающего конденсатора и эмиттера транзистора генератора через диод соединена с коллектором транзистора ключа.ед сное пографня, пр. Сапу 1601/19 Изд 24 Тираж 722 ЦНИИПИ Государст го комитета Совета Министров ССС по д зобретений и открытий Моска 5, Раушская наб., д, 4/5