Преобразователь постоянного напряжения

(5 ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 31 ОБРЕТЕНИ ОПИСАНИ ТВ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ 2(21)4836081/07 . ство выполнено по полумостовой схеме на (22) 20.04,90. составных транзисторах типа р-и-р И п-р-п, (46) 23.07,92, Бюл. Ь 27 состоящих из управляющих 1 и силовых 2 (71) Научно-производственное обьедине- транзисторов, змиттер-базовые переходы ние" Полюс" которых зашунтированы шунтирующими (72) Б,П.Оленинтранзисторами 10, управление которыми (56) Авторское свидетельство СССР . осуществляется входным -трансформато- М 1332491, кл. Н 02 М. 7/538, 1987. ром. В результате передачи энергии конденАвторское свидетельство СССР саторов 13 и 26 через входные транзисторы М 484628, кл, Н 03 К 5/02, 1976 19 и 31 с регулируемой конденсатором 32 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО задержкой и обеспечением форсированно- НАПРЯЖЕНИЯго рассасывания базовых носителей состав- (57) Использование: в е-фазных устройст- ных транзисторов 1, 2 и 4, 5 с помощью вах для частотного пуска и импульсного пе-, шунтирующих транзисторов 10, 12 и 24, 22 ревозбуждения синхронных гистерезисных не возникают сквозные токи, что позволяет двигателей, Сущность изобретения: устрой- повысить КПД и надежность, 2 ил,20 30 токов обусловлено отсутствием у управляющих и силовых транзисторов активного за 50 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в мощных п 1-фазных мостовых инверторах для частотного пуска и импульсного перевозбуждения синхронных гистерезисных двигателей, а также в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения,Известны импульсные усилители, выполненные по мостовой трехфазной схеме (инвертор) и пополумостовой однофазной схеме, предназначенные для преобразования напрякения поСтоянного тока в напрякение переменного тока,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является однофаэный импульсный усилитель, выполненный по полумостовой схеме, содеркащий диодно-резистивное устройство распределения входного сигнала, конденсатор задержки переключения входных транзисторов, два силовых транзистора, соединенных с управляющими транзисторами по схеме Дарлингтона, базы которых соединены через резисторы с коллекторами двух входных транзисторов, а базы входных транзисторов подключены 1 устройству распределения входного сигнала и конденсатору задеркки. В исходном состоянии входной сигнал положительной полярности открывает силовой и управляющий транзисторы верхнего плеча, При изменении полярности входного сигнала закрываются транзисторы верхнего плеча и только после перезаряда конденсатора задержки начинают открываться и насыщаться транзисторы нижнего плеча полумостового усилителя. К основным недостаткам данной схемы относятся низкие надежность и КПД, отсутствие возможности полного устранения протекания сквозных токов через управляющие и силовые транзисторы, особенно при применении в этой схеме мощных высоковольтных транзисторов, Наличие сквозных п иран ия и, как следствие, низкие надежность и КПД усилителя, выполненного по данной схеме. Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем протекания Сквозных токов через управляющие и силовые транзисторы за счет их активного запирания в обоих плечах полумостового импульсногоусилителя. Указанная цель достигаетсятем, что в известном полумостовом усилителе (преобразователе), имеющем два источника питания, уСтройство распределения входного сигнала, входные, управляющие и силовые 5 10 15 транзисторы, при этом управляющий транзистор верхнего плеча и входной транзистор нижнего плеча установлены р-и-р типа, а остальные транзисторы и-р-п типа, управляющий и силовой транзисторы каждого плеча ячейки соединены по схеме Дарлингтона, в качестве устройства, обеспечивающего активное запирание, использован четырехобмоточный входной трансформатор и по два соответствующей проводимости транзистора, которые шунтируют переходы эмиттер-база управляющего и силового транзисторов каждого плеча в момент времени их закрывания и нахождения в закрытом состоянии, Управляющие сигналы на шунтирующие транзисторы и устройство распределения входного сигнала поступают с выходных обмоток входного трансформатора, Входной сигнал поступает на первичную обмотку этого трансформатора,Кроме того, с целью повышения КПД и надежности за счет активного запирания в обоих плечах ячейки, управляющий и силовой транзисторы соединены по схеме составного транзистора, силовой транзистор верхнего плеча заменен на транзистор типар-п-р, запуск управляющих транзисторов какдого плеча в предлагаемом преобразователе невозможен без введения конденсаторов, напряжения которых в соответствующей полярности прикладываются к эмиттерам входных транзисторов. Плюсовая обкладка конденсатора верхнего плеча и минусовая обкладка конденсатора нижнего плеча соответственно соединены с плюсовой и минусовой. шинами источника питания, Общая точка, образованная вторыми обкладками этих конденсаторов, соединена с общей точкой, образованной эмиттерами входных транзисторов,На фиг 1 изображена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения на транзисторах разной проводимости; на фиг.2 - эпюры напряжения и тока на элементах преобразователя.Каждая фаза п 1-фазного преобразователя содержит управляющий 1 и силовой 2 транзисторы типа р-и-р в верхнем плече, зашунтированном обратным диодом 3, управляющий 4 и силовой 5 транзисторы типа и-р-п в нижнем плече, зашунтированном обратным диодом б, Управляющие и силовые транзисторы в обоих плечах соединены по схеме составного транзистора. Коллекторы управляющих и силовых транзисторов обоих плеч, анод обратного диода верхнего пле-. ча и катод обратного диода нижнего плеча соединены в одну точку 7, которая одновременно является выходной фазой ги-фазногопреобразователя. Базовые резисторы 8 и 9 управляющего 1 и силового 2 транзисторов образуют общую точку, соединенную с общей точкой, образованной эмиттером управляющего 1 и базой силового 2 транзисторов, коллектором шунтирующего транзистора 10, эмиттер которого соединен с базовым резистором 11, эмиттером второго шунтирующего транзистора 12, плюсовой обкладкой конденсатора 13, базовым резистором 14, концом обмотки Юз входного трансформатора и плюсовой шиной 15 питания верхнего плеча фазы преобразователя, Второй вывод резистора 11 соединенс базой транзистора 10 и через ограничивающий базовый ток транзистора 10 резистор 16 с началом обмотки В/э входного трансформатора. Коллектор транзистора 12 соединен с базой транзистора 1. Второй вывод резистора 14 соединен с базой транзистора 12 и через ограничивающий базовый ток транзистора 12 резистор 17 с началом обмотки Юз трансформатора, База транзистора 1 через ограничивающий базовый ток резистора 18 соединена с коллектором входного транзистора 19, Базовые резисторы 20 и 21 управляющего 4 и силового 5 транзисторов образуют общую точку, соединенную с общей точкой, образованной эмиттером управляющего 4 и базой силового 5 транзисторов, коллектором шунтирующего транзистора 22, эмиттер которого соединен с базовым резистором 23, эмиттером второго шунтирующеготранзистора 24, базовым резистором 25, минусовой обкладкой конденсатора 26, концом обмотки Ю 4 входного трансформатора и минусовой шиной питания нижнего плеча фазы преобразователя.Второй вывод резистора 23 соединен с базой транзистора 22 и через ограничивающий базовый ток транзистора 22 резистор 28 - с началом обмотки В/4 входного трансформатора. Коллектор транзистора 24 объединен с базой транзистора 4, Второй вывод резистора 25 соединен с базой транзистора 24 и через ограничивающий базовый ток транзистора 24 резистор 29 с началом обмотки Я 4 входного трансформатора, База транзистора 4 через ограничивающий базовый ток транзистора 4 резистор 30 соединена с коллектором второго входного транзистора 31. Эмиттеры входных транзисторов 19 и 31, одна обкладка конденсатора 32 задержки, конец обмотки 6/ входного трансформатора, минуссвая обкладка конденсатора 13 и плюсовая обкладка конденсатора 26 соединены в общую точку, Вторая обкладка конденсатора задержки соединена с общей точкой, образованной базовыми резисторами 33 и 34, второй вывод резистора 33 подклю .н к базе транзистора 19, авторой вывод резистора 34 к базе транзистора 31, начало обмотки В/2 входноготрансформатора подключено к общей точке,5. образованной резисторами 35 и 36. Второйвывод резистора 35 соединен с катодом диода 37, а анод этого диода подключен к базевходного транзистора 19, Второй вывод резистора 36 соединен с анодом диода 38, а10 катод этого диода подключен к базе второговходного транзистора 31,Входной трансформатор, резисторы3336 с диодами 37 и 38 образуют диоднорезистивное устройство распределения15 входного сигнала, который подается на первичную обмотку В/1 (точки 39 и 40),Полученная силовая ячейка-фаза можетбыть включена в гп-фазный преобразователь напряжения постоянного тока с выхо 20 дами 777Преобразователь работает следующимобразом.При появлении на входе 40 сигнала положительной полярности на соответствую 25 щих выводах выходных обмоток О/2, Э/з, Ядвходного трансформатора образуется на- пряжение того же знака, при этом по цепирезистора 36, диод 38, резисторы 34 и 33открывается входной транзистор 19, по це 30 пи начало обмотки Ид входного трансформатора, резистор 28 открываетсяшунтирующий транзистор 22, а через резистор 29 - второй шунтирующий транзистор24 нижнего плеча ячейки, Второй входной35 транзистор 31, шунтирующие транзисторы10 и 12 верхнего плеча ячейки остаются закрытыми, Под действием напряжения обмотки Яг входного трансформаторазаряжается конденсатор 32 задержки с ус 40 тановлением напряжения положительнойполярности в общей точке, образованнойрезисторами 33 и 34, а напряжением конденсатора 13 за счет подачи отрицательногопотенциала на базу управляющего транзи 45 стора 1 через входной транзистор 19, резистор 18 открыты управляющий транзистор 1и силовой транзистор 2,При смене полярности входного сигнала, когда на входе 40 устанавливается сигнал отрицательной полярности, на50 соответствующих выводах обмоток В/2, И/3,В/ входного трансформатора изменяетсяполярность напряжения; что приводит к открыванию шунтирующих транзисторов 10 и12 по цепи начало обмоток В/з, резисторы55 16 и 17 соответственно, обеспечивая надежное рассасывание неосновных носителейуправляющего 1 и силового 2 транзисторовверхнего плеча. ячейки в течение времени .переэаряда конденсатора задержки 32 под15 20 25 30 35 50 действием напряжения обмотки ЧЧ 2 противоположной полярности, передаваемого на базу входного транзистора 31 по цепи резистор 35, диод 37, резисторы 33 и 34 и запиранию ранее открытых шунтирующих транзисторов 24 и 22. После смены полярности напряжения на конденсаторе 32 задеркки за счет времени его перезаряда образуется пауза между открывающими напряжениями, затем открывается транзисторный токовый ключ 31 и напряжение конденсатора 26 положительной полярности открывает управляющий транзистор 4 и через открывающийся переход эмиттер-база силового транзистора 5 замыкается цепь с минусовой обкладкой конденсатора 26, обеспечивая, тем самым, протекание базового тока управляющего транзистора 4 и открывание силового транзистора 5 с соответствующей задерккой, В это время после смены полярности на обмотках Юз и ЧЧд входного трансформатора закрываются дополнительные транзисторы 24 и 22 и открываются дополнительные транзисторы 12 и 10, шунтируя переходы эмиттер-база ранее откр гых управляющего 1 и силового 2 транзисторов соответственно, обеспечивая быстрое рассасывание неосновных носителей в закрывающихся 1 и 2 транзисторах. В дальнейшем процесс переключения транзисторов повторяется.Эпюры напряжения и тока, поясняющие работу элементов фазы преобразователя, приведены на фиг.2, где показаны заштрихованные области, которые соответствуют времени перезаряда конденсатора 32 и времени, в течение которого происходит рассасывание неосновных базовых носителей управляющих 1, 4 и силовых 2, 5 транзисторов,Испытания макета преобразователя подтвердили, что по сравнению с известным, в котором через управляющие и силовые транзисторы в процессе эксплуатации при изменении параметров ЭРИ возможно появление сквозных токов, в предлагаемом устройстве в результате передачи энергии конденсаторов.13 и 26 через входные транзисторы 19 и 31 с регулируемой конденсатором 32 задержкой и обеспечением форсированного рассасывания базовых носителей транзисторов 1, 2 и 4, 5 с помощью транзисторов 10, 12 и 24, 22 соответственно не возникают сквозные токи, что позволяет повысить КПД и надежность работы управляющих и силовых транзисторов преобразователя. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, каждая из щ фаз которого состоит из двух последовательно соединенных плеч, включенных между входными выводами, каждое из которых содержит силовой и управляющий транзисторы, база-эмиттерные переходы которых зашунтированы первыми резисторами, базы управляющих транзисторов подсоединены к коллекторам входных транзисторов противоположного типа проводимости, эмиттеры которых соединены между собой и образуют первые управляющий и выходной выводы, при этом второй. управляющий вывод подсоединен к точке соединения резисторов диодно-резистивного узла, свободные выводы которых через диоды, включенные встречно по отно- . шению направления протекания базовых токов входных транзисторов, подключены к базам входных транзисторов, база-эмиттерные переходы которых через базовые резисторы подключенык конденсатору задержки, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем исключения сквозных токов, введен емкостный делитель напряжения, подсоединенный к входным выводам, средняя точка которого подсоединена к первому выходному выводу, при этом база-эмиттерные переходы силовых и управляющих транзисторов, включенных по схеме составного транзистора, зашунтированы соответствующими введенными шунтирующими транзисторами, управляющие входы которых подсоединены через введенные базовые резисторы к соответствующим управляющим обмоткам введенного трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена к управляющим выводам, а первичная обмотка трансформатора подключена к выходу блока управления, при этом все транзисторы, кроме входных, в каждом плече выбраны одного типа проводимости, а проводимости силовых транзисторов в плечах каждой фазы противоположны.ставитель Б.Оленинхред М.Моргентал Редактор Е.Папп Те Корректор О,Цип Заказ 2602 ВНИИПИ Государ Подписноениям и открытиям при ГКНТ я наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 ЗХ Жокеи Ю- И/ Х ОЬ/ОО4-з УЮД 70- ,юпР ГРЮ Тираженного комитета по изобре 13035, Москва, Ж, Раушс