Однотактный преобразовательнапряжения

по делан нзайретеннй н еткрытнй(71) Заявитель Красноярский политехнический институт(54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных преобразователях и стабилизаторах напряжения.Известен силовой преобразователь, состоящий из силового транзистора, трансформатора тока с первичной и вторичной обмотками, включенными соответственно в силовую цепь и цепь управления силового транзистора, и обмотки управления, подключен-ной к блоку управления 1.Однако запирание. силового транзистора производится путем замыкания накоротко обмотки управления трансформатора тока, Вследствие этого не обеспечивается форсированное рассасывание избыточного заряда неосновных носителей в базе силового транзистора, что снижает быстродействие ключа.Известен также преобразователь, состоящий из силового транзистора, трансформатора тока с первичной и вторичной обмотками, включенными соответственно в силовую цепь и цепь управления силового транзистора, и дополнительного трансформатора тока, предназначенного для форсирования процесса рассасывания избыточного заряда базы силового транзистора при запирании ключа 12 .Недостаток преобразователя - наличиедополнительного трансформатора тока, что усложняет схему ключа.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь напряжения, содержащий силовой транзистор, трансформатор тока с первичной и вторичной обмотками, включенными соответственно в силовую цепь и цепь управле 10 ния силового транзистора, и обмоткой управления, одним концом подключенной к дополнительному источнику питания, а другим - через резистор, к коллектору управ- ляющего транзистора, база которого соединена со входом управленияР 3.Недостатком этого преобразователя является малое быстродействие из-за большого времени рассасывания неосновных носителей в базе силового транзистора.Кроме того, при работе преобразовате 2 Оля в широком диапазоне изменения токанагрузки коэффициент усиления и степень насыщения силового транзистора изменяются и, вследствие этого, изменяется величина избыточного заряда неосновных носителей832685 в его базе. В то же время длительность интервала, в котором транзистор стабилизатора тока находится в состоянии насыщения и происходит форсированное рассасывание избыточного заряда, фиксирована и определяется постоянной времени заряда конденсатора, шунтирующего токозадающий резистор стабилизатора тока. Вследствие этого, при малых токах загрузки, когда заряд неосновных носителей имеет максимальную величину, происходит значительное увеличение длительности интервала рассасывания. 4транзистора 8, так как сигнал на выходе инвертора 9 становится положительным.Задний фронт сигнала управления через инверторы 16 и 18 и дифференцирующую цепь 17 устанавливает КЬ-триггер 12 в ну ь левое состояние. На выходе инвертора 13появляется сигнал положительной полярности, который открывает транзистор 14.Поскольку сопротивление резистора 7 значительно больше сопротивления резистора 15, ток в обмотке управления 5 трансформатора тока 2 определяется выражениемЦель изобретения - увеличение быстродействия магнитотранзисторного ключа путем сокрагцения времени рассасывания избыточного заряда неосновных носителей в базе силового транзистора.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены дополнительная обмотка трансформатора тока, КЯ-триггер, дифференцирующая цепь, четыре инвертора и второй управляющий транзиетор, коллектором подключенный к обмотке управления, базой через инвертор к выходу Ю-триггера, 5-вход которого соединен с дополнительной обмоткой трансформатора тока, а К-вход через инверторы и дифференцирующую цепь соединен со входом управления,На фиг. 1 приведена принципиальная схема однотактного преобразователя напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.Преобразователь состоит из силовоготранзистора 1, трансформатора 2 тока спервичной 3 и вторичной 4 обмотками, включенными соответственно в цепь коллектораи цепь управления силового транзистора 1,обмоткой 5 управления, соединенной однимконцом с дополнительным источником 6 питания, а другим через резистор 7 с коллектором управляющего транзистора 8, база которого через инвертор 9 соединена со входом управления дополнительной обмоткой10, включенной через резистор 11 на 5-входКЬ-триггера 12, выход которого через инвертор 13 соединен с базой второго управляющего транзистора 14, коллектором подключенного через резистор 15 к обмотке управления 5 трансформатора тока. й-входКЯ-триггера 12 через инвертор 16; дифференцирующую цепь 17 и инвертор 18 соединенсо входом управления,Преобразователь работает следующимобразом.Силовой транзистор 1 удерживается в открытом состоянии током нагрузки, трансформируемым в базовую цепь трансформатором 2 тока. Транзисторы 8 и 14 на этом интервале заперты. В момент времени сигнал управления (фиг. 2,а) становится равным нулю, Это приводит к отпиранию-ток базы силового транзисто- Рра на интервале рассасывания избыточного заряда базы силового транзистора 1;18 -ток базы силового транзистора 1 перед началом интервала рассасывания. зо где 35 Величина сопротивления резистора 15выбирается таким образом, что обеспечивает максимально возможную величину тока,18 Р,При этом в обмотке 4 проходит обратный ток базы (фиг. 2,б), обеспечивающий форсированное рассасывание избыточного заряда в базе силового транзистора 1, причем величина этого тока не изменяется до конца интервала рассасывания.4 Характерным свойством мощных планарных транзисторов является весьма слабая зависимость напряжения на эмиттерном переходе. от величины и. направления тока базы, поэтому на интервале рассасывания неосновных носителей напряжения эмиттеро база сохраняет положительную полярность(фиг, 2,в). После окончания рассасывания избыточного заряда в момент времени Сг.транзистор 1 переходит в активный режим и 55 напряжение на его базе становится отрицательным (фиг. 2,в). КЬ-триггер 12 переключается в единичное состояние, сигнал на выходе инвертора 13 становится равным 1 -ток обмотки 5 управления наинтервале рассасывания избыточного заряда базы силового транзистора 1;0 -напряжение - эмиттер-базасилового транзистора 1;20 Юм"ф - числа витков обмоток 5 и 4;К -сопротивление резистора 15;напряжение дополнительногоисточника 6 питания.Поскольку магнитное состояние магнитопровода трансформатора 2 тока не можетизмениться скачком, величина тока в обмотке 4 уменьшаетсянулю и транзистор 14 закрывается. Транзистор 8 остается открытым. На интервале 1 - 1 э происходит перемагничивание трансформатора 2 тока по цепи обмотки 5 управления. После окончания перемагничивания в этой обмотке проходит ток, определяемый сопротивлением резистора 7 и напряжения дополнительного источника 6 питания. В момент времени 1 сигналом управления транзистор 8 закрывается, а силовой транзистор 1 открывается.Введение второго управляющего транзистора, дифференцирующей цепи и КЬ-триггера позволяет получить на интервале рассасывания избыточного заряда обратный ток базы силового транзистора, в отличие от известного преобразователя не изменяющийся на этом интервале, что обеспечивает повышение быстродействия преобразователя. Следящий принцип работы схемы форсирования рассасывания избыточного заряда базы силового транзистора позволяет обеспечить высокое быстродействие в широком диапазоне изменения тока нагрузки.Формула изобретения Однотактный преобразователь напряжения, содержащий силовой транзистор, трансформатор тока с первичной и вторичной обмотками, включенными соответственно в силовую цепь и цепь управления силового транзистора, и обмоткой управления, одним концом подключенной к дополнительному источнику питания, а другим - через резистор к коллектору управляющего транзистора, база которого соединена со входом управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены дополнительная обмотка трансформатора тока, КЯ-триггер, дифференцирующая цепь, четыре инвертора и второй управляющий транзистор, коллектором подключенный к обмотке управления, базой через инвертор к выходу Ю-триггера, 5-вход которого соединен с дополнительной обмоткой трансформатора тока, а К-вход через инверторы и дифференцирующую цепь соединен со входом управления.Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе4/5тная, 4 Редактор Г. КацаЗаказ 3428/48ВН Составитель ап Техред А. Войк Тираж 730 ИИПИ Государственного по делам изобретений 5, Москва, Ж - 35, Рау ППП Патент, г. Ужгор