CN86107244A - 晶体管直流电压变换电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种不需要反馈线圈的晶体管直流电压变换电路，由晶体管两级开关电路，变压器输出电路，保护电路，振荡控制电路，触发信号电路和触发信号续流电路组成。

本发明能在负载变化剧烈以及电源电压变化较大的情况下可靠地工作。

Description

本发明是一种进行直流电压变换的晶体管直流电压变换电路。

通常的非推挽式的晶体管直流电压变换电路需要用反馈线圈产生反馈信号作为电路的振荡维持信号，这一反馈信号的强弱受电源电压的变化和负载变化的影响较大，当电源电压或负载变化较大时，功率输出管的工作状态变坏，转换效率下降，甚至影响电路工作的可靠性。美国专利US4277824号所述的直流电压变换电路，当负载变化较大时，反馈电压也会有较大变化，使可控硅的开启受到影响而使主电路工作不可靠。

本发明的任务是提出一种与现有技术相比更为简单可靠，成本低并能适应电源电压的较大变化和负载的剧烈变化的晶体管直流电压变换电路。

本发明是由晶体管两级开关电路，变压器输出电路，保护电路，振荡控制电路，触发信号电路，触发信号续流电路组成的晶体管直流电压变换电路。

晶体管两级开关电路的前级三极管发射极与后级三极管基极直接耦合，前级三极管和后级三极管均为N-p-N型三极管。当前级三极管导通时，其射极电流部分流入后级三极管基极，使后级三极管饱和导通。前级三极管偏置电路由偏置电阻和二极管串连组成，偏置电阻和二极管的接点与构成振荡控制电路的电信号控制三端半导体开关元件的被控电流流入端相连接，形成本发明的控制端，在前级三极管偏置电路中串连二极管是为了提高控制端的电位，使该二极管与前级三极管和后级三极管的串联正向导通压降大于电信号控制三端半导体开关元件导通时的正向管压降。变压器输出电路由闭合铁心和绕在铁心上的初级线圈和次级线圈构成，初级线圈串接在晶体管两级开关电路中后级三极管集电极和电源正极之间，当晶体管两级开关电路的后级三极管由导通状态变为截止状态时，初级线圈内产生强感应电势，从而在次级线圈输出正向脉冲，完成直流电压的变换，输出电压的大小由次级线圈和初级线圈的匝数比与在初级线圈内产生的感应电势的乘积决定。保护电路由压敏电阻构成，跨接在晶体管两级开关电路后级三极管集电极和地线之间，对后级三极管进行保护。振荡控制电路由电信号控制三端半导体开关元件构成，用于控制晶体管两级开关电路的导通和截止。电信号控制三端半导体开关元件的被控电流流入端与晶体管两级开关电路中前级三极管的偏置电阻和二极管的接点相连接于A点，电信号控制三端半导体开关元件的被控电流流出端与地线相连接，电信号控制三端半导体开关元件的控制端与触发信号电路中电阻R2和电阻R3的接点相连接于D点。电信号控制三端半导体开关元件是普通可控硅或晶体三极管或可关断可控硅，当采用普通可控硅时，经晶体管两级开关电路中前级三极管的偏置电阻流入普通可控硅的电流应小于该可控硅的维持电流。采用普通可控硅或可关断可控硅时，普通可控硅或可关断可控硅的阳极与晶体管两级开关电路中前级三极管偏置电路相连接于A点，普通可控硅或可关断可控硅的阴极与地线相连接，普通可控硅或可关断可控硅的控制极与触发信号电路相连接于D点。采用N-p-N型三极管时，N-p-N型三极管的集电极与晶体管两级开关电路的前级三极管偏置电路相连接于A点，N-p-N型三极管的发射极与地线相连接，N-p-N型三极管的基极与触发信号电路相连接于D点。采用p-N-p型三极管时，p-N-p型三极管的发射极与晶体管两级开关电路中前级三极管偏置电路相连接于A点，p-N-p型三极管的集电极与地线相连接，p-N-p型三极管的基极与触发信号电路相连接于D点。触发信号电路由一只二极管和二只电阻串联组成，触发信号电路一端与晶体管两级开关电路中前级三极管发射极或后级三极管发射极相连接，以取出反馈信号电流来控制电信号控制三端半导体开关元件的导通或截止，触发信号电路的另一端与地线相连接，触发信号电路中两只串联电阻的接点与电信号控制三端半导体开关元件的控制端相连接于D点，触发信号电路中串联的二极管将加在电信号控制三端半导体开关元件的被控电流流出端和控制端之间的反向电压隔开，对电信号控制三端半导体开关元件进行保护。触发信号续流电路由跨接在晶体管两级开关电路中的前级三极管集电极和触发信号电路中二极管负极之间的电容构成，当晶体管两级开关电路从导通状态变为截止状态时，构成触发信号续流电路的电容被冲电，为电信号控制三端半导体开关元件继续提供触发电流，使其继续保持导通一段时间后截止。改变构成触发信号续流电路的电容的电容量，即可改变电信号控制三端半导体开关元件保持导通的时间，从而改变电路的振荡频率，使输出功率改变。

本发明的晶体管直流电压变换电路是用从晶体管两级开关电路中前级三极管发射极或后级三极管发射极取出的反馈信号作为触发信号控制电信号控制三端半导体开关元件的导通或截止，从而控制晶体管两级开关电路的导通或截止，并如此反复，产生振荡，在变压器次级线圈不断输出正向脉冲，达到进行直流电压变换的目的。触发信号电流的大小与负载变化无关。在电路的元件参数确定后，触发信号电流的大小就只与电源电压变化有关。当电源电压在一定范围内变化时，触发信号电流大小的变化只影响电信号控制三端半导体开关元件从截止状态转变为导通状态的过渡时间，并不影响电路工作的可靠性。能保证本发明的晶体管直流电压变换电路可靠工作的最大电源电压与最小电源电压值之比可达八倍，这是很宽的电源电压变化范围。所以本发明的晶体管直流电压变换电路能在负载剧烈变化情况下，以及电源电压变化较大的情况下可靠地工作。此外，本发明的晶体管直流电压变换电路不需要反馈线圈，巧妙地使用一只电信号控制三端半导体开关元件控制电路的振荡，使电路更为简单，成本也更低。

附图即为本发明的实施例。这里把它记作10。

附图说明如下：

图1    本发明的晶体管直流电压变换电路线路图。

该电路10中的晶体管两级开关电路前级三极管BG1使用开关晶体管3DK9，后级三极管BG2使用低频大功率晶体管3DD15，前级三极管BG1发射极与后级三极管BG2基极直接耦合。电阻R1和二极管D1相串联，并连接在电源VCC正极和三极管BG1基极之间，构成前级三极管BG1的偏置电路，电阻R5跨接在后级三极管BG2基极和地线之间，是后级三极管BG2的基极分流电阻。电阻R6串接在后级三极管BG2发射极和地之间，改变电阻R6的阻值即可改变变压器输出电路的输出功率。变压器MB的初级线圈L1串接在电源VCC正极和后极三极管BG2集电极之间，变压器MB的次级线圈L2一端与后级三极管集电极相连接，另一端为输出端。一旦当后级三极管BG2从导通状态变为截止状态时，初级线圈L1内产生强感应电势，次级线圈L2输出正向脉冲。构成保护电路的压敏电阻RM跨接在后级三极管BG2集电极和地线之间，对后级三极管BG2进行过压保护。构成振荡控制电路的电信号控制三端半导体开关元件是可关断可控硅SCR，可关断可控硅SCR的阳极与电阻R1和二极管D1的接点相连接于A点，形成本电路10的控制端，当A点电位高于二极管D1和前级三极管BG1和后级三极管BG2的串联正向导通压降时，三极管BG1和三极管BG2导通，而当A点电压低于二极管D1和前级三极管BG1，后级三极管BG2的串联正向导通压降时，三极管BG1和三极管BG2截止。可关断可控硅SCR的阴极与地线相连接，可关断可控硅SCR的控制极与触发信号电路中电阻R2和电阻R3的接点相连接于D点。二极管D2和电阻R2以及电阻R3相串联组成触发信号电路，二极管D2正极与晶体管两级开关电路中前级三极管BG1发射极相连接，取出反馈电流，电阻R3的另一端与地线相连接。电容C1跨接在晶体管两级开关电路前级三极管BG1集电极和二极管D2与电阻R2的接点B之间，构成为可关断可控硅SCR控制极提供触发续流信号的触发信号续流电路。

该电路10的工作是这样的：当合上电源开关K时，电流经偏置电路流入三极管BG1基极，使其导通，经过放大的射极电流一部分流入三极管BG2基极使三极管BG2饱和导通，另一部分射极电流流入触发信号电路。在三极管BG2导通后，电流流过变压器MB的初级线圈L1并克服线圈L1的感抗而增大，三极管BG2射极电位也升高，在本实施例中，当三极管BG2的射极电位升高到0.7伏左右，（当二极管D2的正极与三极管BG2的发射极相连接时，三极管BG2的发射极电压应升高到1.4伏左右）三极管BG1的射极电位升高到1.4伏左右，这时在电阻R3上的压降约0.4伏，可关断可控硅SCR导通，其阳极电位下降到1.5伏左右，低于二极管D1和三极管BG1，三极管BG2的串联正向导通压降，三极管BG1和三极管BG2从导通状态变为截止状态，流过变压器MB初级线圈内的电流突然中断，续流感应电势陡增，经耦合，在次级线圈L2输出正向脉冲。当三极管BG1截止后，电容C1被冲电，冲电电流流入触发信号电路并部分流入可关断可控硅SCR的控制端，使其继续保持导通一段时间后截止。当可关断可控硅截止后，其阳极电位迅速升高，即控制端A的电位升高，当控制端A的电位高于二极管D1和三极管BG1，三极管BG2的串联正向导通压降时，三极管BG1因电流流入基极而导通，被放大了的射极电流部分流入三极管BG2基极，使其饱和导通，电流重新流过变压器MB的初级线圈L1并克服线圈L1的感抗而增大，改变线圈L1的感量即可改变三极管BG1和三极管BG2的导通时间，即改变晶体管两级开关电路保持导通的时间，从而改变本实施例的振荡频率。当三极管BG2的射极电位升高到0.7伏左右时，可关断可控硅SCR导通，控制端A的电位重又下降到约1.5伏，使三极管BG1和三极管BG2重新从导通状态变为截止状态，并在变压器MB的次级线圈L2输出正向脉冲，如此反复，进行振荡，在变压器MB的次级线圈L2连续输出正向脉冲，完成直流电压的变换。

从前级三极管BG1发射极取出反馈信号时，电阻R6的计算式如下：

R6＝ (0.7·RL1)/(VC-1.4) （Ω）

从后级三极管BG2发射极取出反馈信号时，电阻R6的计算式如下：

R6＝ (0.7·RL1)/(VC-2.1) （Ω）

RL1-初级线圈L1的电阻，单位：Ω。

VC-电源电压，单位：V。

本实施例中电阻R1，R2，R3，R4，R5，R6的电阻值分别是：1KΩ，39Ω，100Ω，27Ω，510Ω，0.35Ω。二极管D1，D2的型号分别是：2Cp3，2CZ53。可关断可控硅SCR的型号是3CTG05A。本实施例电源VCC的电压变化范围是：4V-32V。

Claims (3)

1、一种具有晶体管两级开关电路，变压器输出电路和保护电路的晶体管直流电压变换电路，其特征在于振荡控制电路由电信号控制三端半导体开关元件构成，电信号控制三端半导体开关元件的被控电流流入端与晶体管两级开关电路中前级三极管BG1的偏置电阻R1和二极管D1的接点相连接于A点，电信号控制三端半导体开关元件的被控电流流出端与地线相连接，电信号控制三端半导体开关元件控制端与触发信号电路中电阻R2和电阻R3的接点相连接于D点；触发信号电路由二极管D2，电阻R2和电阻R3相串连组成，触发信号电路的触发信号电流流入端与晶体管两级开关电路中前级三极管BG1发射极或后级三极管BG2发射极相连接，触发信号电路的另一端与地线相连接；触发信号续流电路由电容C1构成，电容C1跨接在晶体管两级开关电路中前级三极管BG1的集电极和触发信号电路中二极管D2与电阻R2的接点B之间。

2、根据权利要求1所述的晶体管直流电压变换电路，其特征在于电信号控制三端半导体开关元件是普通可控硅，经电阻R1流入普通可控硅阳极的电流小于该普通可控硅的维持电流。

3、根据权利要求1所述的晶体管直流电压变换电路，其特征在于电信号控制三端半导体开关元件是可关断可控硅或晶体三极管。

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