Преобразователь напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалист иическихРеспублик р 11997209(61,) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 15. 07, 81 (21) 3318018/24-07 рц М.Кп.з с присоединением заявки Йо Н 02 И 7/537 Государстаениый коиитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 150283; Бюллетень М 6 Дата опубликования описания 1502,83 В.ф, Дмнтриков, В.А. Сороцкий, В, . ТитОЭ.,:.,А.А. Лисенков, А.Г. Ростовцев и дБь Петявэти,:6 Я .с,:;г,.(72) Авторыизобретения ский ордена Ленина политехйИчаский,Институ им. И. И. Калинина Ленинг(54) ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬНАПРЯЖЕНИ 1 2Изобретение относится к электро- работе устройства на изменяющуюся технике и может быть использовано . нагрузку, в диапазоне частот и т. д. в устройствах преобразовательнойНедостатком устройства 2 явля- техники, ется возникновение паразитной релак,Известны преобразователи налря- сационной нестабильности длительносжейия, использующие в качестве актив" ти открытого состояния транзисторного ных элементов насыщенные транзистор- ключа, в Результате чего нестабильна юг ключи и обладающие высокимн амнлитуда выходного гармонического энергетическими показателяьв. 1 О сигнала.Недостаток этих преобразователей Известно также устройство, содерзаключается в наличии "сквозных" то- жащее блок управления, усилительмсщков, являющихся основной причинойности. устранение импульсов исквоэвыхода транзисторов из строя иэ-за ноготь тока, протекающего от иеточвторичного пробоя. ника питаниячерез оба траиззщтора,Известны преобразователи, в кото- происхОдит благодаря работе транэисрых "сквозные" токи уменьшаются или торов в режиме ненасыщенного ключа. устраняются, содержащие ключевыеРежим ненасыщенного ключа транзисторов транзисторы, источник питания, иагруэ- достигается введением последозатель-. ку. фСквоэяые" токи устраняются с по 2 О ио соединенных между собой дополнимощъю насыщающнхся дросселей в цепи тельной вторичной обмотки входного управления транзисторов нли допол- импульсного трансформатора и диода нительных вторичных обмоток выходобратной связи между базой и кблного трансформатора 11 и 21 . лектором транзисторов, а также ввенедостаток устройства 1 заклю-. дением резистора обратной связи межчается в том, что время задержки 25 ду средней точкой соединения основ- управляющих трансформаторами преоб- ных вторичных обмоток входного имразователя импульсов -. фиксированная пульсного трансформатора и эмиттеравеличина, зависящая от выбранных ми укаэанных транзисторов 3.параметров злементоэ схеьи. Поэтому. Недостаток работы транзисторов В фсквозные" токи не устраняются при 30 режиме ненасыщенного ключа эаключа 997209ется в значительной величине остаточного напряжения коллектор-эмиттертранзистора, а следовательно, в большой величине мощности потерь в проводящих транзисторах и в существенном уменьшении надежности преобразователя. Кроме того, это устройствоимеет невысокий коэффициент усилениямощности Кр,Использование в мощных каскадах .преобразователя напряжения состав-ных транзисторов позволяет повыситькоэффициент усиления устройства номощности КЧр 4,Однако большие времена выключения составных транзисторов, работающих в ключевом режиме, приводят кнеобходимости вводить в преобразователь дополнительный источник питания,.производящий формированное запираниенасыщенных транзисторов, что связано с увеличением габаритов всего устройства.Наиболее близким к изобретениюявляется преобразователь напряжения,содержащий основные транзисторы,коллекторы которых связаны с выходными выводами, эмиттеры через токовыравнивающие резисторы - с первымвходным выводом, а базы - с эмиттеромуправляющего транзистора, связаннымчерез резистор с первым входным выводом, при этом эмиттер-.базовый переход упомянутого транзистора черезрезистор подключен к управляющим. выводам блока управления, формирующего прямоугольные управляющие импульсы (4. Недостатками известного устройства являются низкая надежность из-за большой мощности рассеяния на транзисторах и пониженные массогабаритные показатели.Цель изобретения - повышение надежности за счет уменьшения мощности, рассеиваемой на основных тран зисторах, уменьшение времени их рас" сасывания и улучшение массогабаритных показателей устройства.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе напряже- щ ния параллельно одному из токовыравнивающих транзисторов подключена первичная обмотка введенного трансформатора, началом подсоединенная к эмиттеру основного транзистора, при этом вторичная обмотка своим началом подключена к коллектору управляющего транзистора, а концом - к общей точке соединения коллекторов основных транзисторов, причем один из вход-ных управляющих выводов, связанный с 60 эмиттером управляющего транзистора, подсоединен через введенный диод к первому входному выводу.На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя, на фиг.2- 65 временные диаграммы, поясняющие егоработу,Преобразователь содержит, задающийгенератор 1, формирователь 2 импульсов управления, усилитель 3 импульсов управления, образующий блокуправления, формирующий управляющиепрямоугольные импульсы, подключенныйк управляющим входам усилителя 4мощности, выходные выводы которогоподсоединены к нагрузке 5 в видепоследовательного колебатеЛьного контура. Усилитель 4 мощности содержит основные транзисторы 5-8, силовые цепи которых зашунтированы обратными диодами 9 и 10, а управляющиеэлектроды подсоединены к управляющим транзисторам 11 и 12, управляющие переходы которых зашунтированыконденсаторами 13 и 14 и подсоединены к трансформатору 15 блока управления и к диодам 16 и 17, токовыравнивающие резисторы 18-21, резисторы 22 и 23 обратной связи, выходной 24 и дополнительный 25 трансформаторы, источник 26 питания, присоединенный к входным выводам усилителя 4 мощности.Устройство работает следующимобразом.От задающего генератора 1 на входформирователя 2 импульсов управления поступает синусоидальныйсигнал.Выходной сигнал формирователя 2 импульсов управления представляет собойимпульсы прямоугольной формы вида"меандр" требуемой амплитуды. Усиление импульсов управления, необходимое для возбуждения усилителя 4мощности, производится в усилителе 3импульсов управления. На вторичныеобмотки входного импульсного трансформатора 15 усилителя 4 мощноститаким образом поступают соответственно импульсные напряженияи 0,приведенные на фиг. 4 а, б. Амплитуда импульсов напряжений 0, и Уопределяется заданной степенью на-сыщения транзисторов. при токе нагрузки, равном 1 нц,д (фиг. 4 г). Благодаря наличию в усилителе 4 мощности дополнительного трансформатора 25, содержащего две первичные и две вторичные обмотки, каждая из первичных обмоток которого подключена соответственно параллельно токовыравнивающим резисторам 20 и 21, а каждая из вторичных - между общей точкой соединения коллекторов параллельно включенных выходных транзисторов 5, 7 и б, 8 и коллектором управляющего транзистора 11 (12), напряжение, управляющее переходом,коллектор - база транзисторов 5 и 7, равное разности напряжения коллекторэмиттер. транзистора 11 и напряжения обратной связи 0 (фиг. 4 в). снимаемого с токовыравнивающего резистора 20, изменяется на полупериоде (6, 8 и 12). При этом .силовые транОйСаТ/2 в соответствии с измене- зисторы в одном плече усилителя вынием тока нагрузки (Фиг. 4 г). В ре- ключаются раньше, чем включаются транзультате этого практически на всем зисторы в другом плече, тем саумуказанном интервале времени напря- устраняется возможность протекания вжение Ов транзисторов 5 и 7 усилителе 4 мощности ф,сквозных" то(Фиг. 4 ж) отрицательно, а сами тран- ков,5зисторы находятся в режиме насы- Работа второго плеча усилителя 4щения. Временная диаграмма напряже- мощности на полупериоде Т/2 ййТ анания коллектор-эмиттер 09 транзис- логична.торов 5 и 7 приведена на Фиг. 4 з. Таким образом, введение Ъ схемуВ начале и в конце рабочего по- преобразователя напряжения новыхлупериода напряжение коллектор-базаэлементов: дополнительного трансЦкя транзисторов 5 и 7, опреде- Форматора, двух диодов и двух конляющееся разностью напряжений Уос денсаторов позволяет уменьшить оси Оэтранзистора 11, положительно таточное напряжение коллектор-эмити равно напряжению база-эмиттер 15 тер силовых транзисторов, а такжетранзистора 11, что при малых токах исключить из схемы. преобразователяколлектора транзисторов соответст- дополнительный источник питания,вует активному режиму. Поскольку необходимый для Форсированного вынагрузкой преобразователя является ключения насыщенных транзисторов приколебательный контур, частота импуль- Щ отсутствии "сквозных" токов, протекаюсов управления преобразователем мо- . щих через них. Тем самым значительножет не совпадать с резонансной час- уменьшена мощность потерь в проводятотой контура. В этом случае возникает щих транзисторах, увеличина надежФазовый сдвиг тока нагрузки относитель- ность работы преобразователя и уменьно импульсов управления и выключение 5 шены его габариты. Кроме того, умень,транэисторов производится при конеч- шение потерь мощности в транзистоной величине коллекторных токов, а рах позволяет существенно увелйчитьне при нулевых токах. При этом к выходную мощность преобразователя,моменту выключения. транзисторов од- поскольку последняя ограничивается,но го плеча усилителя мощности они в основном, мощностью рассеивания30находятся в режиме насыщения, а для, выходных транзисторов.их Форсированного запирания от усилителя 3 импульсов управления в Формула зобреизобретениясхему преобразователя введены диоды Преобразователь напряжения, .выпол 16 и 17 и конденсаторы 13 и 14. ненный по двухтактной схеме; содерПри выключении транзисторов 5 и 7 жащий основные транзисторы, коллек 35в момент времени 1 =тХ отрицательный торы которых связаны с выходными выперепад напряжения Ц через диод 1 б водами, эмиттеры через токовыравиива 2и токовыравнивающие резисторы 18 и ющие резисторы - с первым входным вы 20 прикладывается к эмиттерным пере- водом, а базы - с эмиттером управляюходам транзисторов 5 и 7. Поскольку 40 щего транзистора, связанным черезтранзистор 11 в рабочем полупериоде резистор с первым входным выводом,ОЮЙТ/2 насыщен значительно меньше, при этом эмиттер-базовый переход упочем силовые транзисторы 5 и 7, накоп- мянутого транзистора через резисторленный в его базе заряд рассасывается подключен к управляющим выводам блобыстрее, чем базовые заряды в мощных 45 ка управления, Формирующего прямовыходных транзисторах. После выключе- угольные управляющие импульсы, о тния транзистора 11 цепочка, по кото- л и ч а ю щ и й с я тем, что, срой к базам транзисторов 5 и 7 при- целью повышения надежности за счеткладывалось запирающее напряжение от. уменьшения мощности, рассеиваемойусилителя 3 импульсов управления, о на основных транзисторах, уменьшенияразрывается и дальнейшее рассасыва" времени их рассасывания и улучшенияние накопленных в базах транзисторов массогабаритных показателей, парал 5 7 зарядов происходит через резис-, лельно одному из токовыравнивающихитор 22 и не успевает закончиться транзисторов подключена первичнае яраньше, чем вклюе ч м включатся транзисторы б55обмотка введенного трансФорматора,и 8 другого плеча усилителя 4 мощнос- началом подсоединенная к эмиттерути, При этом через силовые транзис- основного транзистора, при этом втоторы начинают протекать "сквозные" ричная обмотка своимначалом подклю;токи заметно снижающие надежность чена к коллектору управляющего транработы преобразователя. Для обесе- зистора, а концом - к общей точкеия Форсированного запирания.сило соединения коллекторов основных транх ныхвых транзисторов от усилителя 3 им- зисторов, причем один из в одпульсов управления в устройстве вклю-управляющих выводов, связанный счены конденсаторы 13 и 14 малой ем- эмиттером управляющего транзистора,кости, которые выравнивают времена подсоединен через введенный диод квыключения транзисторов 5, 7 и 11 . 65 первому входному выводу.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельства сссР В 521642, кл. Н 02 М 7/537, 1976,2. Авторское свидетельство СССР Э 262251, кл. Н 02 М 7/48, 1970.Э. Техника средств связи. Вып. 9 5,1970,4. Современные задачи преобразовательной техники. Вып. Р 3, Киев, 1975, с. 456, р, 1.997209 Составитель Т. Ершова ксеенко Техред А.Бабинец КорректсРешетн едактор Л Подписно Зак сная наб., д. илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. тная,55/75 ВНИИПИ Г по дел 13035, Мо85комитета Соткрытий Тираж сударственного м изобретений ква, Ж, Рауш