Преобразователь напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК г 505 Н 02 М И 53 ЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИКАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИ 1(57) Изобретке и может бВТОРИЧНОГО 3 АЗС 4 ВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯение относится к злектротехниыть использОВано В источникахлектропитания. Цель иэобрете,и.Б 2 нп 1677827 ния - повышение надежности преобразователя путем защиты От перегрузок и сквозных токов, Е преобразователь, содержащий пО- лумостовой инвертор 44 а 4 рансформаторе 1 и транзисторах 2 и 3, задающий генератор 4, запирающие источники 5 и 6 и резистивные цели 9 и 10, введены два токаограничивающих эле:энта 7 и 8 и два элемента с управляемым сопротивлением 41 и 12, Благодаря пег 4 екрест-Ои связи между транзисторам". 2 и 3 с запирающими исгочниками 5, 5 через токоограничивающие элементы 7, 8 и эгементы с управляемым сопрстивлением 11. ":,2, транзисторы защищаются От сквозь .; токов, а элементы с управляемым сойротивлениеь ВтОматически запирают их г 4 ри .Врегрузгэ, 4 3, и, Ф-лы, 4 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.Целью изобретения является повышение надежности преобразования напряжения путем защиты от перегрузок и сквозных токов.На фиг,1 представлена схема преобразователя напряжения; на.фиг.2 и 3 - варианты реализации источников запирающего напряжения и элементов с управляемой величиной сопротивления; на фиг, 4 временные диаграммы работы преобразователя.Преобразователь, напряжения (фиг. 1) содержит выходной трансформатор 1, первый и второй 3 силовые транзисторы, задающий генератор 4, первый 5 и второй 6 источники запирающего напряжения, первый 7 и второй 8 токоограничивающие элементы, первую 9 и вторую 10 резистивные цепи, первый 11 и второй 12 элементы с управляемым сопротивлением, ограничители 13 напряжения и входные выводы 14 для подключения источника питания.Преобразователь с запирающими источниками, выполненными на стабилитронах (фиг. 2), содержит также резисторы 15, а преобразователь с запирающими источниками в виде конденсаторов (фиг. 3) - диодно-реэистивные цепи 16.Преобразователь напряжения работает .следующим образом.В элементах 11, 12 с управляемым сопротивлением обеспечивается зависимость величины сопротивления элемента от величины тока управляющего электрода видагувс1уэ(1) где гувс - сопротивление элемента;1 уэ - , ток управляющего электрода элемента.Напряжения источников 5, 6 запирающего напряжения имеют величину Е - Чизн0,5 а 1 или ЕЧизлЕ+ 0,5 Чаь(2) Р) Е + 0,5 Ча - Чизв - Нэб1 уэгтэ + гуэ где Е - напряжение источника питания;Чизн - напряжение источника питающего напряжения;Ч 1 - напряжение первичной обмотки трансформатора.Ток 1 уэ, как видно из фиг. 1, определяется соотношениемгде Чэ 6 - падение напряжения на переходе эмиттер - база силового транзистора (2, 3);гтэ - сопротивление токоограничивающего элемента (7, 8);гуэ - сопротивление управляющего входа элемента с управляемой величиной сопротивления (11, 12)Задающий генератор 4 вырабатываетразнополярные импульсы напряжения, которые в противофазе поступают на базы силовых транзисторов 2 и 3 соответственно через резистор цепи 9 с элементом 11 и резистор цепи 10 с элементом 12, Как видно из выражений (1)-(4), сопротивление элементов 11, 12 существенно зависит от величины напряжения на первичной обмотке выходного трансформатора 1 и, следовательно, от напряжения на коллекторах силовых транзисторов 2, 3. При этом минимальную20. величину сопротивления элемент 11, включенный в цепь питания базы транзистора 2,25 30 35 40 45 50 55 имеет при максимальном напряжении коллектора закрытого транзистора 3, превышающем напряжение Е источника питания примерно в 2 раза. А элемент 12, включенный в цепь питания базы транзистора 3, имеет минимальную величину. сопротивления при максимальном напряжении коллектора закрытого транзистора 2, превышающем напряжение Е источника питания примерно в 2 раза, Когда, например, открыт транзистор 2, с коллектора транзистора 3 через источник 5 запирающего напряжения и токоограничивающий элемент 1 на управляющий электрод элемента 11 поступает максимальный по величине ток управления, что обеспечивает минимальное сопротивление элемента 11, и с выхода задающего генератора 4 на базу транзистора 2 поступает ток, достаточный для удержания транзистора в насыщенном состоянии. При смене полярности напряжения на выходе задающего генератора 4 поступление отпирающего тока в базу транзистора 2 прекращается, к его переходу эмиттер - база грикладывается запирающее напряжение, и начинается процесс рассасывания носителей в этом транзисторе. Одновременно на вход базовой цепи транзистора 3 через резистор 10 с выхода задающего генератора 4 поступает отпирающее напряжение. Однако транзистор 3 остается в закрытом состоянии до смены полярности напряжения на обмотках выходного трансформатора, так как до этого момента ток, поступающий на управляющий электрод элемента 12 черезисточник 6 запирающего напряжения и токоограничивающий элемент 8, весьма мал, отсутствует или имеет запирающее направление /см,(4)/.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поэтому сопротивление элемента 12 имеет максимальную величину, что препятствует протеканию отпирающего тока в базу транзистора 3 такой величины, которая обусловила бы значительный ток коллектора этого транзистора.в момент его включения и рост динамических потерь.Под действием запирающего напряжения транзистор 2 выходит из насыщения, сопротивление его перехода эмиттер - коллектор возрастает, а ток через него уменьшается. В момент прекращения роста индуктивной составляющей тока первичной обмотки выходного трансформатора 1 напряжение на обмотках трансформатора падает до нуля. Затем под действием ЭДС самоиндукции полярность напряжения на обмотках трансформатора 1 меняется на противоположную. На управляющем электроде элемента 12 появляется ток, поступающий через источник 6 запирающего ,. напряжения и токоограничивающий элемент 8 с коллектора транзистора 2, напряжение на котором уже превышает напряжение на источнике 6 запирающего напряжения, Сопротивление элемента 12 резко уменьшается и в базу силового транзистора 3 начинает поступать отпирающий его ток, Транзистор 3 открывается и переходит в режим насыщения.Аналогичным образом происходит запирание транзистора 3 и отпирание транзистора 2 при следующей смене полярности напряжения на выходе задающего генератора 4.Таким образом, включение очередного транзистора в преобразователе напряжения происходит только после того, как ранее открытый транзистор выйдет из насыщения, а напряжение на его коллекторе превысит напряжение источника запирающего напряжения. Этим исключается возникновение сквозных токов и обеспечивается снижение динамических потерь.При перегрузке по току силовые транзисторы 2 и 3 выходят из режима насыщения. Падение напряжения на их переходах эмиттер-коллектор возрастает. Возрастает и падение напряжения на активных сопротивлениях полуобмоток первичной обмотки трансформатора 1. Это приводит к уменьшению наводимого на полуобмотках первичной обмотки трансформатора 1 напряжения Ч и, следовательно /см. (4)/, к уменьшению величины токов управляющих электродов элементов 11, 12. В результате сопротивление элементов 11, 12 возрастает, а токи баз транзисторов 2, 3 уменьшаются, Это, в свою очередь, увеличивает падение напряжения на переходах эмиттер-коллектор этих транзисторов. Возникает лавинообразный процесс эапирания силовых транзисторов. Токи коллекторов транзисторов 2, 3 уменьшаются до незначительных величин, и поступление энергии от источника питания в первичную обмотку выходного трансформатора 1 прекращается. После устранения перегрузки работа преобразователя напряжения возобновляется.Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения обладает свойством самозащиты от перегрузок по току.В некоторых случаях исходя из конкретных условий реализации предлагаемого устройства целесообразно источники запирающего напряжения подключать к коллекторам силовых транзисторов через части первичной обмотки силового трансформатора,В качестве источников запирающего напряжения могут быть использованы как независимые, так и зависимые от источника питания преобразователя напряжения источники запирающего напряжения, На фиг,2 представлен преобразователь напряжения с зависимыми источниками напряжения, выполненными в виде стабилитронов, с балластными резисторами 15, а на фиг. 3 - в виде конденсаторов, Запирающее напряжение конденсатора способствует еще более быстрому запиранию выключающегося транзистора. Однако при этом в необходимых случаях требуется ограничить величину запирающего напряжения на переходах эмиттербаза силовых транзисторов. Для этой цели параллельно этим переходам включены ограничительные элементы 13 снижения напряжения, выполненные в виде диодов.Для поддержания баланса заряд-разряд конденсаторов-источников запирающего напряжения, заряд которых происходит через соответствующие токоограничивающие элементы (7, 8), сопротивления управляющих входов элементов,11, 12,. переходы эмиттер-база силовых транзисторов 2, 3 в направлении от коллекторов этих транзисторов к змиттерам, а разряд- в противоположном направлении, в необходимых случаях следует включать между точкой соединения каждого конденсатора с токоограничивающим элементом дополнительную разрядную цепочку 16 из последовательно соединенных резистора и диода, включенного согласно с напряжением на конденсаторе,Формула изобретения 1. Преобразователь напряжения, соде ржащий двухтактный транзисторный инвертор с выходным трансформатором,1677827 25 управляющие входы транзисторов которого через цепи, состоящие из двух последовательных резисторов, подключены к соответствующим выходам задающего. генератора, коллектор каждого из транзисторов под ключен к первому выводу запирающего источника соседнего транзистора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем защиты от перегрузок и сквозных токов, в него введены два элемен та с управляемым. сопротивлением и два токоограничивающих элемента, причем каждый из элементов с управляемым сопротивлением включен междууправляющим входом соответствующего транзистора и точкой 15 соединения резисторов соответствующей резистивной цепи, а управляющие выводы указанных элементов через токоограничивающие элементы подключены к вторым выводам соответствующих запирающих ис точников,2, Преобразователь по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в источники запирающего напряжения введены две дополнительные обмотки выходного трансформатора, подключенные последовательно с его соответствующими первичными обмотками.3, Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что источники запирающего напряжения выполнены в виде стабилитронов, при этом точки соединения стабилитронов с токоограничивающими элементами через резисторы подключены к общей точке силовых транзисторов.4, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что источники запирающего напряжения выполнены в виде конденсаторов.5. Преобразователь по п, 4 о т л и ч а ющ и й с я тем, что второй полюс каждого источника запирающего напряжения дополнительно подключен к общей точке силовых транзисторов через свою цепочку последовательно соединенных резистора и диода, включенного согласно с источником запирающего напряжения.1 б 77827 1 1, Составитель С. КоняхинТехред М,Моргентал Корректор Г. Малец Редактор А. Маковск аказ 3121 Тираж Подйисное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытию, м,.:, ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари