Бесконтактное ключевое устройство

 

Изобретение может быть использовано в ключевых источниках электропитания большой и средней мощности. Цель изобретения - повышение надежности и КПД. Бесконтактное ключевое устройство содержит входной трансформатор 2, подключенный к выходу тактового генератора 1, диодно-реэистивные сумматоры 3 и 4, двухтактный ключевой усилитель 5, выходной трансформатор 6, выпрямитель 7, транзисторные ключи 8, 9 и фиксаторы 10, 11 уровня. Обеспечение режима квазинаг мщения транзисторов ключевого усилителя 6 позволяет повысить КПД и надежность устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕС К ИХ

РЕСПУБЛИК () 9) ((() (si)s Н 03 К 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТЕУ! o (21) 4490781/21 (22) 10.10.88 (46) 07.02.91. Бюл. ЬЬ 5 (72) А.А.Алексанян, В.А.Александров, В.А.Галахов и В.А,Майоров (53) 621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1072207, кл. Н 03 К 7/08, 1982.

Источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Справочник под ред. Найвельта Г.С. — М.: Радио и связь, 1983, с.367, рис.9.14 В. (54) БЕСКОНТАКТНОЕ КЛЮЧЕВОЕ УСТРОЙ СТВО (57) Изобретение может быть использовано в ключевых источниках электропитания большой и средней мощности. Цель изобретения — повышение надежности и КПД, Бесконтактное ключевое устройство содержит входной трансформатор 2, подключенный к выходу тактового генератора 1, диодно-резистивные сумматоры 3 и 4, двухтактный ключевой усилитель 5, выходной трансформатор 6, выпрямитель 7, транзисторные ключи 8, 9 и фиксато ы 10, 11 уровня, Обеспечение режима квазинаг ыщения транзисторов ключевого усилителя 6 позволяет повысить КПД и надежность устройства. 1 ил.

1626363

20

30

Изобретение относится к импульсной технике и электроники и предназначено для использования в ключевых источниках элекTooflMTGHvIA большой и средней мощности, Целью изобретения является повышение надежности и КПД.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенноr0 устройства.

Устройство содержит тактовый генератор 1, входной трансформатор 2, диодно-резистивные сумматоры 3 и 4, двухтактный ключевой усилитель 5, выходной трансформатор б с выпрямителем 7, транзис1орные ключи 8 и 9 и фиксаторы 10 и 11 уровня.

Причем двухтактный оконечный каскад может быть выполнен как по обычной двухтактной схеме, так и по полумостовой схеме.

Фиксаторы 10 и 11 уровня предназначены для обеспечения равенства напряжений на базах транзисторных ключей 8 и 9 при их открытом состоянии и напряжений на коллекторах транзисторов 12 и 13, чем достигается квазинасыщенный режим транзисторов двухтактного ключевого усилителя 5. Фиксаторы 10 и 11 уровня могут быть выполнены на диодно-резистинных цепях.

Транзисторные ключи 8 и 9 необходимы для замыкания базового тока транзисторов

12 и 13 двухтактного ключевого усилителя.

Причем транзисторные ключи 8 и 9 обеспечивают протекание в базовую цепь транзисторов 12 и 13 как входного тока (через база-эмиттерный переход транзисторов 14 и 15, так и от дополнительных обмоток трансформатора 61.

Транзисторные ключи 8 и 9 работают в двух режимах; в линейном режиме при работе транзисторов 12 и 13 в режиме квазинасыщения; в ключевом режиме при работе транзисторов 12 и 13 в линейном режиме для сопротивления нагрузки меньшего номинального значения.

Диодно-резистивные с,.мматоры 3 и 4 предназначены для устранения сквозных токов транзистор — транзистор в двухтактном ключевом усилителе 5, что достигается поступлением отрицательного напряжения в базовую цепь одного из транзисторов, например 13 до момента запирания другого транзистора 12.

Устройство работает следующим образом.

Тактовый генератор формирует импульсное напряжение типа меандр, которое через входной трансформатор 2 поступает на входы фиксаторов 10 и 11 уровня. Противофазное выходное напряжение вторичных обмоток входного трансформатора 2 обеспечивает противофазное включение и выключение транзисторов 14 и 15, через базаэмиттерные переходы которых входной ток поступает в базовые цепи транзисторов 12 и 13 двухтактного ключевого усилителя 5.

Однако до момента запирания ранее открытого транзистора 13 ключевого усилителя на базе другого транзистора 12 обеспечивается отрицательное напряжение, поступающее через диод соответствующего диодно-реэистивного сумматора с дополнительной обмотки трансформатора 6. Таким образом достигается устранение сквозных токов 1ранзи."тор — транзистор, которые могут быть вызваны наличием задержки выключения транзисторов.

При выключении транзистора противоположного плеча, например 13, двухтактного ключевого усилителя выходное напряжение ключевого усилителя 5 спадает до нуля, что приводит к включению транзистора 12 входным током и соответственно к нарастанию напряжения на дополнительной обмотке, подключенной к выводу транзисторного ключа 8, который находится в открытом состоя;:ии. Последнее приводит к увеличению базового тока транзистора 12 за счет тока, замыкаемого через дополнительную обмотку, резистор и транзистор 14.

В результате транзистор 12 переходит в открытое состояние, характеризуемое малым остаточным напряжением. При этом часть водного тока замыкается через диод фиксатора 10 уровня, чем обеспечивается примерное равенство потенциалов на базе транзистора 14 и коллекторе транзистора

12, что связано с переходом транзистора 13 в линейный режим, при котором через резистор замыкается ток, величина которого не превышает значения, необходимого для поддержания базового тока транзистора 12 на уровне, обеспечивающем режим кваэинасыщения, В таком режиме остаточное напряжение на транзисторе 12 мало, а вместе с тем заряд неосновных носителей в базе транзистора незначителен, что обеспечивает его быстрое выключение при изменении выходного напряжения тактового генератора 1, В предложенном устройстве открывание транзисторов независимо от выходного тока осуществляется максимальным базовым током, что связано с ростом потерь во входной цепи транзисторов ключевого усилителя и со значительной инерционностью их выключения, Таким образом, обеспечение режима квазинасыщения транзисторов ключевого усилителя 5 позволяет повысить его энергетические характеристики.

1626363

Составитель Л,Багян

Техред М.Моргентал

Редактор А.Мотыль

Корректор Н,Ревская

Заказ 284 Тираж 458 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

При изменении выходного напряжения тактового генератора напряжение на входе транзисторного ключа 8 становится отрицательным, что приводит к его запиранию и соответственно к запиранию транзистора

12 и включению транзистора 13 ключевого усилителя.

При уменьшении сопротивления нагрузки транзисторы. 12 и 13 переходят в линейный режим работы, характеризуемый ростом остаточного напряжения в их откры,том состоянии. Это приводит к уменьшению напряжения на дополнительных обмотках, что связано с уменьшением базового тока.

Таким образом, при перегрузке ключевого усилителя происходит резкое уменьшение выходного тока, что позволяет значительно уменьшить мощность потерь на полупроводниковых приборах оконечного каскада и повысить надежность предлагаемого устройства, Формула изобретения

Бесконтактное ключевое устройство, содержащее двухтактный ключевой усилитель, выполненный на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с первой шиной источника питания, коллекторы с соответствующими крайними выводами первичной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которой подключен к второй шине источника питания, базы — к выходам соответствующих диодно-реэистивных сумматоров, первые выводы двух

5 противофазных дополнительных обмоток выходного трансформатора соединены с первой шиной источника питания, вторые вчводы дополнительных обмоток выходного трансформатора подключены к первым

10 входам соответствующих диодно-резистивных сумматоров, первичная обмотка соединена с выходами тактового генератора, вторичная обмотка выходного трансформа тора подключена к выходным шинам,о т л и15 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД, введены два транзисторных ключа и два фиксатора уровня, причем первые входы фиксаторов уровня соединены с вторыми выводами соответст20 вующих вторичных обмоток входного трансформатора, вторые входы — с коллекторами соответствующих транзисторов двухтактного ключевого усилителя, выходы — с входами управления транзисторных ключей, первые

25 выводы которых подключены к вторым выводам противофазных дополнительных обмоток выходного трансФорматора, а вторые выводы — к вторым входам соответствующих диодно-резистивных сумматоров.