Двухтактный преобразователь

+ Ещл Я ГОСУДАРСТВЕН 4 ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при и роекти ровании источников вторичного электропитания, преобразующих постоянное напряжение преимущественно в постоянное, обладающих высокой надежностью и экономичностью. Целью изобретения является повышение надежности преобразователя, уменьшение динамических,потерь и уменьшение излучения электромагнитных помех. Двухтактный преобразователь содержит два силовых транзистора 10, 11, коллекторами подклю1676042 ченных к концам первичной обмотки выходного трансформатора 18, выполненной со средней точкой. База транзистора 10 связана через Ограничитель-формирователь 12 импульсов с коллектором транзи стора 11, база которого через второй ограничитель-формирователь 15 импульсов связана с коллектором транзистора 10. Каждый ограничитель-формирователь 12, 15 импульсов содержит диод 10 24, включенный между его входом 13 и выходом 14. В Отличие от известного преИзобретение Относится к области электротехники, а именно к преобразовательной технике, и может быть использованопри проектировании источников вторичного электропитания, обладающих высокойнадежностью и экономичностью,Целью изобретения является повышение надежности преобразователя, уменьшение динамических потерь в силбвыхтранзисторах и уменьшение излученияэлектромагнитных помех,На. фиг. 1 представлены двухтактныйтранзис.орный преобразователь (силоваячасть) и блок-схема узла управления; нафиг. 2 - схема Ограничителя-формирователя импульсов; на фиг, 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работыпреобразователя,Преобразователь (фиг. 1) подключен кклеммам 1 и 2 источника пОстОЯннОГО напряжения, Узел управления содержит блок3 управления, включающий генератор 4импульсов и триггер 5 с прямым и инверсным выводами, два элемента 6 и 7с о в и а ден ия, резисторы 8 и 9. Сило вы етранзисторы 10 и 11 подключены.коллекторами к ограничителям-формирователям12 импульсов (имеющим входной 13 ивыходной 14 выводы) и 15 (имеющимсоответственно входной 16 и выходной 17выводы), а также к концам первичной обмотки трансформатора 18.Выходная обмотка последнего подключена к выпрямителю 19 и фильтру 20, выходкоторого соединен с нагр 1 зкой 21 преобразователя, Общий эмиттер транзисторов 10и 11 соединен с клеммой 1 источника постоянного напряжения, клемма 2 которого соединена со средней точкой первичнойобмотки трансформатора 18, Прямой выходтриггера 5 блока 3 управления соединен спервым входом элемента 6 совпадения, второй вход которого соединен с выходом 14 20 25 30 35 40 45 образователь снабжен двумя двухвходовыми элементами 6, 7 совпадения, дополнительным источником питания, а каждый ограничитель-формирователь импульсов 12, 15 снабжен транзистором, резистором и конденсатором. Особым образом выполненный ограничитель-формирователь 12, 15 импульсов обеспечивает автоматическую блокировку подачи отпирающего сигнала на вход ранее закрытого силового транзистора до момента запирания открытого ранее ключа. 3 ил. первого ограничителя-формирователя 12 импульсов. Инверсный выход триггера 5 задающего генератора 3 соединен с первым входом второго элемента 7 совпадения, второй вход которого соединен с выходом 17 второго ограничителя-формирователя 15 импульсов. Выходы элементов 6 и 7 совпадения через резисторы 8 и 9 подключены к базам транзисторов 10 и 11 соответственно,Ограничитель-формирователь 12 (15) импульсов (фиг. 2) содержит транзистор 22, конденсатор 23, первый 24 и второй 25 диоды, резисторы 26 - 28, дополнительный источник 29 питания. Вывод конденсатора 23 соединен с входом 13 (16) ограничителя- формирователя 12 (15) и с катодом первого диода 24, анод которого образует выходной 14 (17) вывод ограйичителяформирователя 12 (15), а также подключен к коллектору транзистора 22 и резистору 27. Второй вывод конденсатора 23 связан через резистор 26 с катодом диода 25, резистором 28 и управляющим входом транзистора 22, эмиттер которого соединен с вторым выводом резистора 28, анодом второго диода 25 и клеммой 1 источника постоянного напряжения. Резистор 27 подключен к дополнительному источнику 29 питания, вторая выходная клемма которого связана с общей клеммой 1. Дополнительный источник 29 питания осуществляет также электропитание блока 3 управления и элементов совпадения 6 и 7. При небольшой мощности преобразователя, потребляемой нагрузкой 21, клемму 2 можно подключить к дополнительному источнику 29 питания. При большой мощности преобразователя (или повышенном напряжении Епит) на клеммы 1 и 2 подают напряжение от более мощного отдельного источника постоянного напряжения.35 мента 7 совпадения (диаграмма 31) и.соответственно его выходе (диаграмма 4035) . устанавливается нулевой уровень сигнала.На первом входе элемента 6 совпадения в этот же момент устанавливается "Лог.1", однако на его выходе остается нулевойлогический уровень, так как на второй входэлемента совпадения 6 продолжает поступать "Лог. 0" с выхода 14 ограничителя-формирователя 12.50На интервале времени 0-12 происходитрассасывание зарядов в базе транзистора 11, а затем на интервале т 2-1 з спад така иувеличение напряжения на его перехаде коллектор-эмиттер. Когда напряжение на коллекторе транзистора 11 достигнет максимума, на выходе 14 ограничителя-формирователя 12 устанавливается "Лог, 1" (диаграммы 36 и 37 в момент времени фз). При этом на выходе блока 6 совпадения Принцип действия преобразователя поясняется временными диаграммами на фиг.3, где представлены диаграммы 30-37(напряжений.Генератор 4 формирует на своем выходе импульсы с частотой следования в два раза большей необходимой частоты работы транзисторов 10 и 11 - выходной частоты преобразователя, На выходах триггера 5 формируются два импульсных сигнала 30 и 31(фиг. 3), сдвинутых по фазе на 180 эл;град, которыми осуществляется синхронизация работы преобразователя.Рассмотрим принцип формирования управляющих сигналов(Овх 1 о, Овх 11) транзисторами 10 и 11, Предположим, что в начальный момент на инверсном выходе триггера 5, т.е. на первом входе элемента 7 совпадения сформирован сигнал "Лог. 1" (Оех блока 7, диаграмма 31 на интервале с 0 - с 1 фиг, 3), а на первом входе элемента 6 совпадения - "Лог. 0" (Овх блока 6, диаграмма 30), При этом на выходе, элемента 6 совпадения также сформирован нулевой сигнал, поддерживающий транзистор 10 в закрытом состоянии, Сигнал, пропорциональный высокому напряжению на коллекторетранзистора 10, поступает на Юторой входэлемента 7 совпадения, на.выходе которого сформируется сигнал, поддерживающийтранзистор 11 в открытом состоянии,В момент времени 11 от генератора 4 на вход триггера 5 поступает очередной тактовый импульс (не показан), в результате чего триггер 5 перебрасывается иуровни на его выходах изменяются на противоположные (диаграммы 30 и 31 в момент времени О). На первом входе эле 5 10 15 20 25 формируется сигнал отпирания транзистора 10 (диаграмма 32).При уменьшении напряжения на коллекторе транзистора 10 на интервале времени 12-тз (диаграмма ЗЗ) происходит уменьшение напряжения на выходе 17 ограничителя-формирователя 15 импульсов, К моменту времени 1 з оно становится равным нулю (диаграмма 34), блокируя возможные ложные срабатывания,После прихода в момент времени т 4 очередного тактового импульса с выхода генератора 4 происходит процесс выключения транзистора 11 и включения транзистора 10 аналогично вышеописанному.Ограничители-формирователи 12 и 15 имеют одинаковое устройство (фиг, 2). В скобках указаны номера входа и выхода ограничителя-формирователя 15.Ограничитель-формирователь 12 (15) работает следующим образом,В момент времени 1 о, когда напряжение на коллекторе транзистора 11 равно нулю (диаграмма 36), напряжение на входе 13 ограничителя-формирователя 12 так же равно нулю. При этом ток от плюса дополнительного источника 29 питания течет через резистор 27, диод 24, вход 13 и открытый транзистор 11 к минусу источника "9 питания. Благодаря малому падению напряжения на открытом диоде 24 и транзисторе 11, сигнал на выходе 14, являющийся входным для элемента б совпадения (диаграмма 37), имеет нулевой уровень. Во время спада тока транзистора 11 и увеличения напряжения на его коллекторе сигнал на входе 13 также увеличивается, При этом происходит заряд конденсатора 23 через резистор 2 б и переход база-эмиттер транзистора 22. Транзистор 22 открывается и удерживается в открытом состоянии все время пока происходит увеличение напряжения на коллекторе транзистора 11, Поэтому на интервале 1 гз пока транзистор 22 открыт, на выходе 14 ограничителя-формирователя 12 остается уровень логического нуля. В момент времени тз; тэ и т.д. (диаграмма 36, фиг. 3) напряжение на входе 13 достигает максимума, заряд конденсатора 23 прекращается и транзистор 22 закрывается, Диод 24 также закрывается, так как к его катоду приложено напряжение равное примерно 2 Ев (или 2 Оца если используется только один источник питания 29). В результате на выходе 14 в моменты времени тз: И и т.д. устанавливается уровень напряжения, соответствующий выходному напряжению источника 29 (диаграмма 37). Это напряжение является уровнем логической единицы, поступающей на вход второгоб 6 ния и разрешающей подачу ры 10 и 11 при их включении, Это приводитлака совпадения исигнал управления на транзистор 10. к уменьшению потерь прНа интервале ы - 16 происходит . эисторов 10 и 11, уменьшению излучаемыхапряжения на коллекторе электромагнитных помех преобразоватет анзисто а 11 (диаграмма 36, фиг. 3), Это 5 лем и, следовательно, упрощ рение эк анов,напряжение поступает на вход 13. Как толь- фильтров и других ср дгих с е ств защиты от помех,ко оно становится меньше напряжапряжения на Все это снижает материалоемкость, вес иплюсовом выходе источника 29 питания, от- стоимость двухтактного преобразователякрывается диод 24 и напряжение на вы- постоянного напряжения.ходе 14 начинает повторять напряжение 10 ф о р м у л а и э о б р е т е н и яна входе 13 вплоть до следующего пери- Двухтактный преобразователь, содера оллекторе жащий два силовых транзистора, коллектот а 11,диаг амма 37), Одновре- рами подключенных к концам первичноии спаде напряжения на входе 13 обмотки выходного тр ф р р,го т ансфо мато а, вына интервалах времени а; т 11-т 12 про полненнои со средней, дточкой сое иненисходит разряд конденсатора 23 через ной с первой клеммой источника питания,26 и ио 25, Резистор 26 огра- вторая клемма которого соединена с эмитничивает зарядный ток конденсатора 23, терами силовых рх т анзисто ов, первыйркоторый является током азы трб т анзистора ограничитель-формирователь импульсов,22, а также ограничивает разрядныйет аэрядный ток 20 входом подключенный к коллектору другоконденсато.ра 23. При соответствующем го силового транзистора, второй ограничив " мвыборе емкости конденсатораа 23 и тран- тель-формирователь импульсов, входозистора 22 сопротивление резистора 26 подключенный к коллектору первого силового транзистора, причем каждый ограничиможет быть равным нулю.набженОграничитель-формирователь-фатель 15 рзбо тель-формирователь импульсов сна женвышеописанному, только диодом, подключенным между его входомтает аналогично вышом а блок и авления выполнен сля него входным сигналом является напря- и выходом, а лок упрдля нег10,д аг- парафазными выходами, связанными с бажение на коллекторе транзистора ,диагэами соответствующих силовых транзираммы 33 и 34).л и ч а ю щ и й с я тем, что, сТаким образом в преобразователе 30 сторов, о т л и ч а щлючения целью повышения надежности преобраэоосуществляется задержка включенхптеьв 10 и 11, В емя задержки не вателя, уменьшения динамических по рустановлен . нзисто ах и меньшения изустановлено заранее и не имеет постоянной в силовых транз р ут от свойств используе- лучения электромагнитных помех, в неговеличины, а зависит от своиств инц ва в хвходовых элементацх транзисторов и режима их работы, Так 35 введены два двухвхмцх трэнения ополнительный источна х ло остом ходу или малой нагрузке 21 совпад, дж ый из помянутых.из-за уменьшения т ока коллектора трэн- ник питания, а ка д у укоэффициент их ограничителей-формирователей уимп льзисторов увеличивается коэффицито ом езисто ом инасыщения. В результате время рассасыва- сов снабжен транзистором, рези р10 и 11 40 конденсатором, первый вывод которогония зарядов в базе транзисторов иу величивается и, соответственно, увувели- соединен с входом ограничителя-формиехо нцх рователя импульсов, второй его выводсочивается время завершения переходнцхинен с базой введенного транзисторапроцессов в преобразователе(интервалы едйэмиттер которого подключен к второб - 45 клемме источника питания и соответстП и большой нагрузке 21 прео разоварв 10 и 11 ве- вующему выводу дополнительного истеля рабочие токи транзисторов и увся ав емя ассасывания зарядов точникапитания,второйвыводкоторогочереэличиваются, а время рассмянутый резистор подключен ках т анзисторов 10 и 11 (ц-тг, упомяну- Оллектору введенного транзистора,- 1 ) м е н ь ш а ется и, следователь- кес о фор иро а е и пу сов под люченньшается время, отведенное для соезавершения переходных процессов в фоным к одному из вход вО Элементат ов 10 и совпадения, второй вход которого соесто ах (т-тэ; 14-ж еу-в) ныЗа счет. включения транзисторов и св блока и авго и еоб азователя посто- динен с одним из выходов лок у р55 а выход элемента совпадениянап яжения в моментц времени, ленин,янного напрподключен к базе соответствующего сикогда напряжения на них минимальны,уменьшаются броски тока через транзисто- лового транзистора.1676042 цк цй ектор О,Кундрик едактор М.Л ови Заказ 3011 Тираж Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 Производст издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Ьою цА