Преобразователь напряжения

Сфез Сфветскик Сфниаинстическик РфсттублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ ц 813635(22) Заявлено 030479 (21) 2744347/24-07с присоединением заявки йо(51)М. 1 .з Н 02 М 7/537 ГосударственныЯ комнтет СССР по делам нзобретеннЯ н открытнЯ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электрое технике, в частности к статическим преобразователям напряжения, и может быть использовано при разработке источников питания радиоэлектронных устройств, индуктивных датчиков и других потребителей элек" трической энергии.Известны преобразователи напряжения, которые содержат два транзистора, трансформатор с обмотками положительной обратной связи и времяэадакЮую; ЙС-цепь. Транзисторы поочередно подключают к источнику постоянного напряжения полуобмотки 15 трансформатора. Продолжительность открытого состояния каждого транзистора задается параметрами ЯС-цеди 1) и 2) .Недостатки эти преобразователи 20 заключаются в том, что во-первых ток нагрузки преобразователя напряжения оказывает значительное влияние на изменение частоты выходного напряжения, что ограничивает область применения его по прямому назначению, во-вторых, при отсутствии нагрузки переключение транзисторов происходит эа счет насыщения выходного трансформатора, а это ве" ЗО дет к искажению Формы выходногонапряжения и переключение транзисторов в энергетически напряженномрежиме из-за значительного возрастания тока намагничивания трансформатора к моменту закрывания очередного транзистора. В одном из известных устройств указанные недостаткиустранены, однако преобразовательнапряжения сложен, а из-за наличиясуществующего разброса параметровдиодов возможно появление ассиметрин в полупериодах переключениятранзисторов. Асимметрия проявляетсяв дополнительной загрузке по токуодного из транзисторов преобразователя напряжения.Наибслее близким к предлагаемомуявляется преобразователь напряжения,содержащий два силовых транзистора,коллекторы которых присоединенык соответствующим первичным обмоткамвыходного трансформатора и к однимиз концов времяэадающих резисторов,другие концы которых связаны с времязадающим конденсатором, базамитранзисторов и обмотками положительной обратной связи 3),Однако этот преобразователь имеет невысокую нагрузочную способность.Это связано с тем, что в устройстве величйна тока нагрузки определяется значением трех параметров,номинальным напряжением источника питания, ВЪличиной сопротивления времязадающих резисторов и коэффициентом усиления транзисторов.Транзисторы имеют определенное конечное значение коэфФициента усиления. Для заданного номинального напряжения источника питания реализация необходимой нагруэочной способности преобразователя напряжения достигается эа счет соответствующего выбора величины времязадающих резисторов В= 9о-нгде О - напряжение источниика питаиния;- ток нагрузки (не учитываИется ток намагничиваниятрансформатора ввиду егомалости);1 - коэффициент усиления транзисторов,Величина рассеиваемой мощности на времязадающих реэисторах,и, следовательно, их вес и габариты определяются значениями питающего напряжения и тока нагрузки 3 ч20 н Он 3 н( ) к= - ( - ). - 1=Б 2.Эн Р гДе 1 ь - ток в Цепи базы тРанзистоРа.ПоэтомУ величина максимальной нагрузки преобразователя напряжения,в первую очередь, ограничивается приемлемыми габаритами времяэадающихрезисторов,В известном устройстве при значениях питающего напряжения 10-5 В становится заметным отрицательное влияние ответвления части тока перезаряда конденсатора из цепи базы открытого транзистора в цепь его коллектора через времязадающий резисторсвязанное с тем, что у открытоготранзистора падение напряжения в цепиколлектор-эмиттер меньше, чем в цепи база-эмиттер. Чем меньше напряжение источника питания, тем большаячасть тока ответвления иэ цепи базы.Это ведет к уменьшению тока базы,и следовательно, нагрузки преобразователя.Цель изобретения - повышение нагруэочной способности преобразователя напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователе напряжения времязадающий конденсатор соединен сдругими концами времязадающих резисторов и с одним иэ концоввышеупомянутых обмоток обратной связи, другие концы которых подключенык базам транзисторов непосредственно5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 На Фиг. 1 изображена схема преобразователя напряжения; на фиг. 2временные диаграммы напряжений и токов на основных элементах устройствав процессе его работы.Схема (Фиг. 1) содержит обмотки2 и 3 положительной обратной связитрансформатора 1, времязадающие резисторы 4 и 5 р транзисторы 6 и 7, времяэадающий конденсатор 8, источник 9 постоянного напряжения, цепь 10 основной нагрузки .устройства.з На диаграммах (Фиг. 2) обозначены О - напряжение на коммутирующем с )конденсаторе, О - напряжение на переходе коллектор-эмиттер транзистора 6 (7), О 6 - напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 6 (7),ток в цепи базы транзистора 6 (7).Полуобмотки трансформатора 1 периодически подключаются к источнику 9 постоянного напряжения транзисторами 6 и 7. В,базовые цепи транзисторов включены обмотки 2 и 3 положительной обратной связи трансформатора 1. Конденсатор 8 включен в последовательную цепь с обмотками 2 и 3, его обкладки дополнительно подключены через времязадающие резисторы 4 и 5 к коллекторам транзисторов 6 и 7.При подаче питающего напряжения на преобразователь напряжения транзисторы 6 и 7 начинают открываться о цепи базы током, протекающим через резисторы 4 и 5 от источника 9 постоянного напряжения 9Вследствие существующего разброса частотных характеристик транзисторов один иэ транзисторов, например 6, открывается быстрее, что при наличии обмоток 2 и 3 положительной обратной связи ведет к регенеративному процессу открытия транзистора 6 и закрытия транзистора 7. С этого ьюмента времени начинается заряд конденсатора 8 по цепи: источник постоянного напряжения.9, полуобмотка трансФорматора 1, резистор 5, конденсатор 8, обмотка 2 и переход база-эмиттер транзистора б. Ток заряда конденсатора 8, протекая по цепи базаэмиттер транзистора 6, насыщает последний, кроме того, по цепи базы транзистора протекает ток от обмотки 2 положительной обратной связи, ограниченный сопротивлением резистора 4. При заряде конденсатора 8 до величины напряжения, равного сумме напряжений на обмотках 2 и 3 положительной обратной связи, ток, протекающий через резистор 5, коммутируется иэ цепи базы транзистора 6 в цепь базы транзистора 7. Транзистор 7 открывается, а транзистор 6 закрывается. За счет обмоток положительной обратной связи процесс коммутации транзисторов носит ре 813635генеративный характер. По окончаниипроцесса переключения транзисторовполярность напряжений на обмоткахтрансформатора изменяется на противоположную и конденсатор начинаетперезаряжаться по цепи: источникпостоянного напряжения 9, полуобмотка трансформатора 1, резистор4, конденсатор 8, обмотка 3 и переход база-эмиттер транзистора 7. По истечении времени, равногополупериоду частоты выходного напряжения, напряжение на конденсаторе 8 опять достигает величины,равной сумме напряжений на обмотках 2 и 3, вследствие чего вновьначинается процесс переключениятранзисторов. Транзистор 7 закрывается, а транзистор б открывается. В этом состоянии схемы втечение второго полупериода частоты выходного напряжения происходиточередной перезаряд конденсатора.Далее процесс повторяется в описанной последовательности,В преобразователе напряжения засчет изменения схемных взаимосвязей не только отсутствует ответвление тока из цепи базы транзистора при любом значении напряженияисточника питания, имеющее местов известном устройстве, а наоборотпо цепи базы открытого транзисторапротекает сумма токов: ток перезаряда конденсатора и ток, соэдаваемяй обмоткой трансформатора в замкнутой цепи; переход база-коллектороткрытого транзистора, времязадающий резистор и обмотка трансформатора. В связи е этим значение токабазы открытого транзистора в предлагаемом устройстве больше, чем визвестном, и следовательно, вышеего нагрузочная способностьЗа счетэтого можно увеличить величину сопротивления времязадающих резисторови, тем самым, снизить рассеиваемуюна них мощность, а следовательно,уменьшить вес и габариты устройства. Такой преобразователь напряжения,имея ряд положительных качеств, таких как повышенная нагрузочная способность, стабильность частоты, облегченный режим коммутации транзистора ввиду отсутствия насыщения трансФорматора, высокая надежность (устройство работоспособно даже при выходе из строя одного иэ транзисторов) может быть применен при разра ботке источников переменного напряжения высокой частоты или преобразователей постоянного напряжения в постоянное.Наибольший эффект устройство обеспечивает при разработке маломощных 15 низковольтных источников питания. Формула изобретения20 Преобразователь напряжения, содержащий два силовых транзистора,коллекторы которых присоединенык соответствукщим первичным обмоткамвыходного трансформатора и к однимиэ концов времяэадающих резисторов,другие концы которых связаны с времязадающим конденсатором, базамитранзисторов и обмотками положительной обратной связи, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения массогабаритных показателей преобразователя, времязадающий конденсатор сОединен с другими концами времязадающих резисторови с одним из концов вышеупомянутыхЗ 5 обмоток обратной связи, другие концы которых подключены к базам транзисторов непосредственно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе40 1. Ловушкин В.Н. Транзисторныепреобразователи постоянного напряжения. "Энергия", 1967, с. 19.2. Ловушкин В.Н. Транзисторныепреобразователи постоянного напря 45 жения. "Энергия", 1967, с. 20.3. Авторское свидетельство СССРР 479243, кл. Н 03 К 13/02, 1975.Составитель Т.Ерщоваедактор Ю.Петрушко Техред А. Ач . Корректор М.Маро ПодписССР а д. 4/5 иал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектна ВНИИПИ Ро по дела113035, М Тираж 730дарственногоизобретений иква, Ж, Р омитета С открытийушская наб.