Преобразователь напряжения

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1080 9) 4 Н 02 МЗЗ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВ ТВУ 1 пекко ранзистора, коллек ерез включающий ре тор с сом и с потенциальным пл итания преобразова Преобразователь по а ю щ и й с я тем повышения КПД, вкл выполнен в виде п еля, п. 1, о что, с чающий ка п 2, л л т ин из кото ренцирующи второго резист рых .зашунтиров конденсатором,3. Преобраз ательс я ем, что, с ости в раю ч овышения л раож утем з ботебатыв и дисд соединен ез разрядтером вык к го транзи а с эмиттора. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯ -ЖЕНИЯ, содержащий включающий и выключающий транзисторы, силовой транзистор с включенными в его коллекторную цепь нагрузкой и первичнойобмоткой трансформатора тока, в котором имеются включающая и выключающая обмотки, начало включающей обмотки через включающий диод соеди-.нено с коллектором включающего транзистора, начало выключающей обмоткичерез выключающий диод - с коллектором выключающего транзистора,эмиттер которого подключен к эмитсилового транзистора, а конец иной обмотки соединен с базой ого транзистора, вход которого зашунтирован обратным диодом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, конец включающей обмотки соединен с эмиттером выключающего транзистора, при этом база силового транзистора подключена к эмиттеру включающего тельного соединения первог я, начало включающеи обмотИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано Э 5 во вторичных источниках электропитания систем автоматики и радиоэлектроники. 5Цель изобретения - повышение КПД преобразователя и надежности в работе путем защиты от ложного срабатывания.На фиг. 1 представлена схема 10 предлагаемого преобразователя,напряжения; на фиг. 2 - временныедиаграммы его работы.Преобразователь содержит. силовой транзистор 1, в коллекторную, 15 цепь которого включена первичная обмотка ч трансформатора тока 2 и нагрузка 3. Нагрузка 3 может быть произвольной и определяется типом преобразователя (двухтактного, од нотактного с прямым включением диода или др.), Примем, что преобразователь однотактный с обратным включением выпрямительного диода, однако основные принципиальные осо бенности работы остаются в силе для любого вида преобразователя. Параллельно силовым эяектродам транзистора 1 подключена демпфирующая цепочка 4, которая может быть вы полнена в виде РКС-цепи. База транзистора 1 соединена с эмиттером включающего транзистора 5, концом выключающей обмотки ч трансформа 2тора 2 и защитным диодом 6; начало этой же обмотки подключено через выключающий диод 7 к коллектору выключающего транзистора 8, эмиттер которого соединен с концом включающей обмотки ч трансформатора 2 тока, а ее начало подклю-, чено к разрядному диоду 9 и через включающий диод 10 к коллектору транзистора 5, который .также через включающий резистор 11 соединен с потенциальным полюсом источника питания преобразователя Е. Включающий резистор 11 может быть выполнен в виде последовательного . соединения первого 12 и второго 13 .резисторов и дифференцирующего конде"сатора 14, шунтирующего резистор 12.На временных диаграммах (фиг.2) эпюры Цп и Упьц условно показывают входные импульсы синхронизации преобразователя;- ток коллектора силового транзистора 1;- ток через первичную обмотку ч, трансформатора 2 тока; 1 - ток базы силового транзистора 1; Цз - напряжение коллектор - эмиттер транзистора 1.Преобразователь напряжения работает следующим образом.При появлении включающего импуль - са синхронизации Уп, который длится время т (эпира ц , фиг. 2), открывается включающий транзистор 5. Вследствие этого в базу силового транзистора 1 через включающий резистор 11 начинает поступать открывающий ток и транзистор 1 входит в линейный режим работы, после чего благодаря положительнойобратной связи обмоток ч и чтрансформатора 2 тока силовой транзистор входит в насьпцение. Величина насьпцающего базового тока транзистора 1 определяется коллекторным током и коэффициентом трансформации обмоток ч и ч трансфорк матора 2 тока. Далее коллекторный ток транзистора начинает увеличиваться в соответствии е законом нарастания тока в индуктивности первичной обмотки силового трансформатора нагрузки 3, в соответствии .с ним увеличивается и базовый ток. Это происходит до окончания момента времениВКлПосле окончания времени й иОка при появлении выключающего импульса синхронизации У ытранзистор 5 запирается, а выключающий транзистор 8 открывается. В базу транзистора 1 перестает поступать открывающий ток, а подключается обратный, рассасывающий, ток выключающей обмотки ч трансформатора 2 тока, т.е. осуществляется реверс базового тока (эпюра дп, фиг. 2) силового транзистора 1 для его форсированного запирания. Начинается процесс рассасывания избыточных носителей из полупроводниковой структуры насьпценного транзистора 1, который длится время 1 (эпюры 1, 1 и Ц , фиг. 2). На всем протяжении времени й амплитуда базового рассасывающего тока пропорциональна коллекторному току и для запирания транзистора 1 не требуется внешний источник тока или напряжения, Длительность импульса тока коллектора складывается изсуммы Е=+(эпюра 1, фиг. 2) .После окончания процесса рассасывания избыточных носителей ток коллектора транзистора 1 начинает уменьшаться. Однако ток через первичную обмотку д трансформатакра 2 тока не уменьшается (эпюра ь ., Фиг. 2) ввиду того, что при уменьшении тока дк начинается фронт коллекторного напряжения (эпюра Б , фиг. 2) и запасенный ,в индуктивности рассеяния нагрузки 3 ток начинает поступать в демпфирующую цепочку 4. Это создает условия для более быстрого запирания транзистора 1, так как при уменьшающемся токе коллектора на его базе всегда присутствует отрицательное запирающее напряжение. Уменьшение длительности спада коллекторного тока уменьшает коммутационную мгновенную мощность на транзисторе 1. Длительность разряда индуктивности рассеяния нагрузки 3 определяется параметрами цепей и режимом работы преобразователя. Практически время С (эпюра 1 т , фиг. 2) превьппает длительность спада тока коллектора транзистора 1, поэтому всегда гарантировано наличие отрицательного напряжения на его базе, Избыток тока через первичную обмотку ч (после запирания транзистора 1) отводится через защитный диод 6.Когда ток в первичной обмотке ю заканчивается, в индуктивности намагничивания этого трансформатора остается запасенный ток. Полярность напряжения, обусловленного разрядом этой индуктивности, такова, что запирает диоды 7 и 10 и не влияет на надежную работу преобразователя. Однако при значительной емкости диодов 7 и 10, а также при невысоких обратных допустимых напряжениях на них возможны сбои в работе преобразователя, так как напряжение разряда индуктивности намагничивания прикладывается положительным полюсом к базе силового транзистора 1. Это может вызвать повторное открывание транзистора 1 после его запирания. Открывание может произойти в момент окончания времени. Следовательно, схема потенциально обладает невысокой помехо 1181080 4 10 15 201 25 30 35 40 45 50 дит на еще незапертый выпрямитель-,ный диоднагрузки,поэтому необходима определенная степеньфорсирования вк 55 лючения силовоготранзистора(для режима непрерывных токов), чтобы вступила в силу положительнаяобратная связьтрансформатора 2 тока. устойчивостью по цепи базы силового транзистора 1. Для исключения этого явления, а следовательно, для повышения надежности в работе введен разрядный диод 9, через который индуктивность намагничивания трансформатора 2 тока разряжаетсяна коротко- замкнутую обмотку П последнего.После разряда индуктивности намаг. ничивания, т.е. после запирания диода 9, схема приходит в исходное состояние и готова к приходу следующего импульса 0Включающий резистор, выполненный для повышения КПД схемы в вИде последовательно в параллельн резистивно-конденсаторной цепи, работает следующим образом. При открывании включающего транзистора 5 в базу силового транзистора 1 идет ток через конденсатор 14 и резистор 13. Этот резистор ограничивает величину открывающего прямого тока до допустимого значения. После зарядаконденсатора 14, который определяется постоянной времени Т: В.1 С 1, ток через него прекращается, однако при правильно выбранной постоянной времени Той ужене нужен,таккак кэто - , му времени вступает в действие положительная регенеративнаяобратная связь трансформатора 2 тока.Ток через включающий резистор 11 определяется суммой величин резисторов 12 и 13, и при выборе соответствующей величины резистора 12 он может быть сделан достаточно малым, не влияющим на КПД преобразователя. Величина резистора 12 по верхнему пределу определяется необходимостью полного разряда конденсатора 14 к приходу следующего импульса П. Введение такой схемной реализации включающего резистора 11 необходимо при высоких первичных напряжениях и при малых коэффициентах усиления силового транзистора 1. Кроме того, включение силового транзистора 1, для схем преобразователей постоянного выходного напряжения, происхо 118108045 Повенного комитета СССРретений и открытий35, Раушская наб., д.4 дписно к 113 атент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Филиал ПП Тираж ИИПИ Государс о делам изо москва Ж