Транзисторный преобразователь постоянного напряжения

 

ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выходной трансформатор с базовыми обмотками положительной обратной связи , подключенными к управляющим переходам силовых транзисторов через резисторы , вьтрямитель, включенный между базовыми обмотками и первым входом элемента запрета, второй вход которого подключен к первому входу генератора импульсов, а выход элемента запрета - к входу усилителя, вход питания которого подключен к входным выводам, две цепочки из последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора, диоды которых подключены к соответствующим резисторам цепочек катодами, отличающийся тем, что, с целью улучшения запуска при первичном и повторных автоматических включениях после снятия перегрузок и короткого замыкаМия в выходных цепях преобразователя, введены два дополнительных транзистора , шунтированных обратными диодами , базы дополнительных транзисторов подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора импульсов , а коллекторы соответственно подключены к точкам соединения конденсаторов и резисторов двух указанных цепочек, при этом аноды диодов двух цепочек соединены с выходом усилителя , а другие выводы конденсаторов двух цепочек подключены к базам силовых транзисторов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(511 H 02 М 7/537

" 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3656519/24-07 (22) 21.10.83 (46) 23.02.85. Бюл. № 7 (72) И.И. Филиппов (53) 621.314.58(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 615578, кл. Н 02 М 7/537, 29.11.76, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 938351 кл. Н 02 М 7/537, 25. 11.80.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 801208, кл. Н 02 М 7/537, 09.04.79. (54) (57) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВА- .

ТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выходной трансформатор с базовыми обмотками положительной обратной связи, подключенными к управляющим переходам силовых транзисторов через резисторы, выпрямитель, включенный между базовыми обмотками и первым входом элемента запрета, второй вход которого подключен к первому входу генератора импульсов, а выход элемента запрета — к входу усилителя, вход питания которого подключен к входным выводам, две цепочки из последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора, диоды которых подключены к соответствующим резисторам цепочек катодами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения запуска при первичном и повторных автоматических включениях после снятия перегрузок и короткого замыкания в выходных цепях преобразователя, введены два дополнительных транзистора, шунтированных обратными диодами, базы дополнительных транзисторов подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора импульсов, а коллекторы соответственно подключены к точкам соединения конденсаторов и резисторов двух указанных цепочек, при этом аноды диодов двух цепочек соединены с выходом усилителя, а другие выводы конденсаторов двух цепочек подключены к базам силовых транзисторов.

1141545

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропита-. ния устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. 5

Известны транзисторные преобразователи постоянного напряжения,. содержащие выходной трансформатор с базовыми обмотками, положительной обратной связи, подключенными к управляю- 10. щим переходам силовых транзисторов через резисторы, генератор импульсов, выход которого подключен через соответствующие цепочки из последователь-! но соединенных диода, резистора и, 15 конденсатора к базам силовых транзисторов (13 и (23.

Недостаток указанных устройств заключается в трудности первичного

20 и повторного запуска при включении и после снятия перегрузок и короткого замыкания в выходных цепях преобразователя.

Наиболее близким к изобретению

25 по технической сущности является транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий выходной трансформатор с базовыми обмотками положительной обратной связи, подключенными к управляющим переходам силовых транзисторов через резис" торы, выпрямитель, включенный между базовыми обмотками и первым входом элемента, второй вход которого подключен к первому выходу генератора 35 импульсов, а выход элемента запретак входу усилителя, вход питания которого подключен к входным выводам, две цепочки из последовательно соединенных диода, резистора и конден- 40 сатора, диоды которых подключены к соответствующим резисторам цепочек катодами (3).

Однако для известного устройства необходим дополнительный источник 45 отрицательной полярности относительно нулевого провода для питания уси- . лителей, формирующих запирающее силовые транзисторы импульсы синхронизации. Недостатком является также 50 подача отпирающих импульсов во время запуска либо при автоматическом повторном включении после снятия перегрузки только на вход одного из-силовых транзисторов преобразова- 55 теля, что затрудняет его запуск в случаях". использования магнитопровода трансформатора с относительно прямоугольной петлей гистерезиса, когда в момент запуска рабочая точка на петле перемагничивания находится близко к индукции насыщения, а запускающий импульс отпирает транзистор, смещающий рабочую точку по петле перемагничивания в сторону увеличения магнитной индукции, что ведет к насыщению магнитопровода, исчезновению положительной обратной связи, поддерживающий силовой транзистор в насыщенном состоянии после снятия отпирающего импульса; когда нагрузкой преобразователя является выпрямитель с емкостным фильтром, т.е. когда преобразователь выходит на установившийся режим работы только через несколько периодов переключения силовых транзисторов, которые в этот интервал времени перегружены током заряда емкостного фильтра.

Кроме того, недостатком известного устройства являются относительно большие потери в (Й -С-D цепочках), осуществляющих управление элементами запрета величиной напряжения на конденсаторах этих цепочек, так как конденсаторы цепочек заряжаются от относительно высоковольтных цепей (коллекторов силовых трансформаторов) через резисторы, а затем производится их полный разряд также через резисторы, и только часть энергии, накопленной в конденсаторах, используется для управления.

Цель изобретения — улучшение запуска транзисторного преобразователя при первичном и повторных автоматических включениях после снятия перегрузок и короткого замыкания.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий выходной трансформатор с базовыми обмотками положительной обратной связи, подключенными к управляющим переходам силовых транзисторов через резисторы, выпрямитель, включенный между базовыми обмотками и первым входом элемента запрета, второй вход которого подключен к первому входу генератора импульсов, а выход элемента запрета — к входу усилителя, вход питания которого подключен к входным выводам, две цепочки из поеледовательно соединенных диода реI

1 зистора и конденсатора, диоды которых подключены к соответствующим резисто1141545 рам цепочек катодами, введены два дополнительных транзистора, шунтированных обратными диодами, базы дополнительных транзисторов подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора импульсов, а коллекторы соответственно подключены к точкам соединения конденсаторов и резисторов двух указанных цепочек, при этом аноды диодов двух цепочек соединены с выходом усилителя, а другие выводы конденсаторов двух цепочек подключены к базам силовых транзисторов.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит выходной трансформатор 1 с базовыми обмотками 2 и 3 положительной обратной связи, подключенными к входам транзисторов 4 и 5 через резисторы 6 и 7, выпрямитель 8, включенный между базовыми обмотками 2 и 3 и одним из входов элемента 9 запрета, второй вход которого подключен к генератору

10 импульсов, а выход элемента 9 запрета подключен к входу усилителя 11, две цепочки 12 и 13, одна из которых состоит из последовательно соединенных диода 14, резистора 15 и кон,денсатора 16, а другая — из диода 17, резистора 18 и конденсатора 19, два дополнительных транзистора 20 и 21, шунтированные диодами 22 и 23, при этом базы дополнительных транзисторов подключены к генератору 10 импульсов, коллектор транзистора 20 подключен к точке соединения резистора 15 и конденсатора 16 цепочки 12, а коллек-4О тор транзистора 21 — к точке соединения резистора 18 и конденсатора

19 цепочки 13, аноды диодов 14 и 17 подключены к выходу усилителя 11, а другие выводы конденсаторов 16 и

19 подключены к базам транзисторов

4 и 5 . Кроме того, элемент запрета

9 содержит конденсатор 24 временной задержки.

Устройство работает следующим об- о разом.

Генератор 10 импульсов формирует короткие однополярные импульсы напряжения.U,, U, 0 (фиг.2), причем импульсы U и U> сдвинуты один относительно другого на 180 эл.град., а частота импульсов 0 в два раза выше частоты импульсов и 1)

В исходном состоянии до момента времени 1, силовые транзисторы 4 и 5 закрыты, конденсаторы 16 и 19 цепочек

12 и 13 и конденсатор 24 разряжены.

В можит времени 1„импульсом напряжения 0„через элемент 9 запрета отпирается транзистор 11 усилителя,. а импульсом напряжения U< отпирается транзистор 21. В результате чего в интервале времени действия импульсов напряжения на базу силового транзистора 5 поступает отпирающее напряжение Уч от первичного источJ ника Е через усилитель 11 и .,цепочку 12, подзаряжая конденсатор 16. На силовой транзистор

4 отпирающий импульс .напряжения

U> не поступает, так как его база эмиттерный переход шунтируется открытым транзистором 21 через конденсатор 19 цепочки 13. После снятия импульсов напряжения транзистор 5 остается в открытом состоянии до конца полупериода под действием появившегося напряжения на базовой обмотке

2 положительной обратной связи.

Если после исчезновения тактовых

>п пульсов 0„ и U< в момент времени силовой транзистор 5 закрывается в результате насыщения магнитопровода силового трансформатора 1 либо перегрузки зарядным током емкостного фильтра, то в момент 1з с поступлением импульсов напряжения U и 0 отпирающий импульс напряжения поступает от усилителя 11 через цепочку 13 уже на базе силового транзистора 4, а управляющий переход силового транзистора 5 зашунтирован открытым транзистором 20 через конденса тор 16.

В результате последовательнопопеременной подачи отпирающих импульсов напряжения на базы силовых транзисторов 4 и 5 преобразователь начинает устойчиво работать в режиме автоколебаний, т.е. после снятия отпирающего импульса силовые транзисторы остаются открытыми до конца полупериода за счет ЭДС базовых обмоток

2 и 3 положительной обратной связи.

Конденсаторы 16, 19 и 24 заряжаются полярностью, указанной на фиг.1, при этом напряжения Uqq, О« на конденсаторах 16 и 19 не превышают напряжения на обмотках 2 и 3 трансформатора 1.

Начиная с момента времени t, напряжение U . на конденсаторе 24 дости1141545 гает значения, достаточного для эапирания транзистора элемента 9 запрета, прекращая подачу отпирающих импульсов напряжения на транзистор усилителя 11. Таким образом, схема эапус ка преобразователя отключается и в далЬнейшем работает только схема синхронизации.

В момент времени t>., когда открыт силовой транзистор 4, с приходом 1О импульса напряжения Уу отпирается транзистор 21 и к база - эмиттерному переходу транзистора 4 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 19. В процессе рассасывания неос- 15 новных носителей из базы транзистора

4 идет разряд, конденсатора 19. После запирания транзистора 4 под действием

ЗДС самоиндукции происходит изменение полярности напряжения на обмотках20 трансформатора 1, вследствие чего включается транзистор 5 и происходит подзаряд конденсатора 19 через резистор 7 и диод 23. К управляющему переходу закрытого транзистора 4 при- 25 ложено напряжение с обмотки 3 за вычетом падения напряжения на резисто.ре 7.

На интервале проводимости транзис-. тора 5 напряжение на конденсаторе 16 30 остается .неизменным, так как он отключен от обмотки 2 диодом 22 и закрытым транзистором 20.

В начале следующего полупериода импульсом напряжения открывается транзистор 20 и к управляющему переходу открытого транзистора 5 прикладывается запирающее напряжение конденсатора !6. Далее процесс происходит аналогично предыдущему полуперио-4О ду е

В случае короткого замыкания либо подключения емкостной нагрузки происходит срыв автоколебаний. Напряжение на выходе выпрямителя 8 исчезает и 4 конденсатор 24 разряжается. В резуль тате чего с генератора 10 через логический элемент 9 на усилитель 1.1 ,начинают поступать отпирающие импульсы напряжения И, т.е. включается схема запуска, которая, аналогично рассмотренному при первоначальном включении преобразоватепя, подает поочередно на силовые транзисторы 4 и 5 короткие запускающие импульсы.

Вследствие малой длительности этих импульсов (до 1-2 мкс) ток через силовые транзисторы 4 и 5 не превысит предельно допустимого значения даже при коротком замыкании на выходе трансформатора 1. При снятии короткого замыкания (либо окончания процесса заряда подключенного,конденсатора) преобразователь автоматически входит в режим автоколебаний и схема запуска отключается.

В отличие от известного в предла-гаемом устройстве отпадает необходимость в дополнительном источнике отрицательной полярности относительно нулевого провода для формирования запирающих силовые транзисторы импульсов напряжения, так как для этого используется напряжение Конденсаторов, заряженных от фазовых обмоток положительной обратной связи. Кроме того, обеспечен более надежный запуск преобразователя и его автоматическое повторное включение после снятия перегрузки либо короткого замыкания подачей отпирающих импульсов попеременно на оба силовых транзистора, а также уменьшены потери в R-С-D цепочках, так как они работают только во время запуска преобразователя, а часть энергии конденсаторов, расходуемая в основном только на рассасывание неосновных носителей на базе силовых транзисторов, восполняется от низковольтных базовых обмоток через низкоомные базовые резисторы.

4 иг. Р

ВИИЯПИ Заказ 511/43 Тираж 646 Подписное

Фишка ШШ "Патеат." г. Умтород ул.Проектная, 4