RU1778889C - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: в системах вторичного электропитани . Сущность изобретени : преобразователь посто нного напр жени  содержит выходной трансформатор, силовые транзисторы, вход управлени  каждого из которых соединен с обмоткой согласующего трансформатора через управл ющий узел, состо щий из включающего и выключающего транзисторов, двухпол рного источника напр жени , четыре диода, резистор и дроссель. Введение дроссел , включенного последовательно с выключающим транзистором, позволило улучшить процесс выключени  силового транзистора, снизив величину импульсной мощности в момент выключени  силового транзистора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитани  вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный конвертор , содержащий инвертор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, выходкой выпр митель с фильтром, усилитель обратной св зи, широтно-импульсный модул тор, блоки управлени  силовыми транзисторами, каждый из которых содержит отключающий транзистор, первый и второй резисторы, источник запирающего напр жени , диод, источник отпирающего напр жени  и включающий транзистор.

Недостаток данного устройства заключаетс  в низком КПД из-за больших потерь на управление силовыми транзисторами .

Известен преобразователь напр жени , содержащий два регулировочных транзистора , переключающий транзистор, два дроссел , преобразователь тока, трансформатор , четыре диода, п ть резисторов и два конденсатора.

Недостатком известного устройства  вл етс  также низкий КПД из-за отсутстви  регулировки базового тока силового транзистора при закрывании.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению  вл етс  стабилизированный конвертор, содержащий инвертор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, выходной выпр митель с фильтром, к которому через усилитель об-, ратной св зи подключен широтно-импульсный модул тор, выходы которого подключены к входам соответствующих

XI Х« 00 00 00 Ч

блоков управлени  силовыми транзисторами , каждый из которых содержит отключающий транзистор, к базе которого подключен первый резистор, источник запирающего напр жени , диод, источник отпирающего напр жени , первый выход которого подключен через включающий транзистор к второму резистору, второй вывод источника отпирающего напр жени  имеет общую точку соединени  с первым выводом источника запирающего напр жени , второй резистор подключен к базе силового транзистора, эмиттер которого соединен с указанной общей точкой соединени  источников отпирающего и запирающего напр жений и первым резистором, второй вывод источника запирающего напр жени  подключен к эмиттеру отключающего транзистора , база и коллектор которого образуют вход блока управлени  силовым транзистором , а указанный коллектор объединен с базой включающего транзистора, управл ющий переход которого зашунтирован указанным диодом.

Недостатком данного известного устройства  вл етс  низкий КПД, св занный с избытком основных носителей в базовом переходе силового транзистора, который приводит к тому, что при включении последнего врем  спада коллекторного тока увеличиваетс , а это приводит к увеличению рассеивани  мгновенной мощности и, кроме того, дл  нормальной работы конвертора с учетом разброса параметров силовых транзисторов независимо от нагрузки необходимо в цепь базы силовых транзисторов подавать избыточный ток от источника отпирающего напр жени .

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД за счет снижени  потерь на силовом транзисторе при выключении.

Цель достигаетс  тем, что в преобразователь посто нного напр жени , содержащий выходной трансформатор, вторична  обмотка которого св зана с выходными выводами , а первична  обмотка соединена с входными через силовые транзисторы, вход управлени  каждого из которых соединен с обмоткой согласующего трансформатора блока управлени  через управл ющий узел, состо щий из включающего и выключающего транзисторов, проводимость которых совпадает с проводимостью силового транзистора , двухпол рного источника напр жени , первый вывод которого присоединен к коллектору включающего транзистора, второй вывод - к эмиттеру выключающего транзистора, а общий вывод - к эмиттеру силового транзистора и через первый резистор - к базе выключающего

транзистора, соединенной через обмотку согласующего трансформатора блока управлени  и первый диод с базой включающего транзистора, эмиттер которого

подключен к первому выводу второго резистора , а база - к первому выводу второго диода, в каждый управл ющий узел введены третий и четвертый диоды, дроссель и третий резистор, шунтирующий базоэмиттер0 ный переход силового транзистора, коллектор которого соединен через третий диод со вторым выводом второго резистора и через четвертый диод - с вторым выводом второго диода и базой силового транзисто5 ра, при этом дроссель включен между коллектором выключающего транзистора и базой включающего транзистора.

На чертеже представлена функциональна  схема предложенного устройства.

0 Преобразователь посто нного напр жени  содержит выходной трансформатор 1, выходна  обмотка 2 которого св зана с выходными выводами 3, а первична  обмотка А соединена с входными выводами 5 че5 рез силовые транзисторы 6-9, вход 10 управлени  каждого из которых соединен с обмоткой 11 согласующего трансформатора 12 блока 13 управлени  через управл ющий узел 14, состо щий из включающего и вы0 ключающегос  транзисторов 15 и 16, проводимость которых совпадает с проводимостью силовых транзисторов 6-9, двухпол рного источника 17 напр жени , первый вывод которого присоединен к кол5 лектору включающего транзистора 15, второй вывод - к эмиттеру выключающего транзистора 16, а общий вывод к эмиттеру силового транзистора 9 и через первый резистор 18 - к базе выключающего транзи0 стора 16, соединенной через обмотку 11 согласующего трансформатора 12 блока управлени  13 и первый диод 19 с базой включающего транзистора 15 и через второй диод 20 - с базой силового транзистора 9,

5 коллектор и база которого через третий и четвертый диоды 21 и 22 соответственно и второй резистор 23 подключены к эмиттеру включающего транзистора 15, база которого через дроссель 24 подключена к кол0 лектору выключающего транзистора 16, третий резистор 25 шунтирует база- эмиттерный переход силового транзистора 9.

Св зь вторичной обмотки 2 выходного

5 трансформатора 1 соединена с выходными выводами 3 через выпр митель 26 и фильтр 27, а вход 28 блока управлени  13 подключен к выходным выводам 3.

Блок управлени  13 содержит вспомогательный преобразователь 29, широтно-импульсный модул тор 30 и усилитель 31 обратной св зи.

Преобразователь посто нного напр жени  работает следующим образом.

При подаче напр жени  на блок управлени  13 последний вырабатывает переменное напр жение, которое поступает на двухпол рные источники 17 напр жени  каждого управл ющего узла 14,

Силовые транзисторы 6-9 через управл ющие узлы 14 управл ютс  с помощью включающего транзистора 15 и выключающего транзистора 16, которые коммутируют напр жени  от двухпол рных источников 17 напр жени  к их управл ющим переходам . Управление включающим транзистором 15 осуществл етс  от обмотки 11 согласующего трансформатора 12 блока управлени  13 импульсом положительной пол рности , проход щим через диод 19.

Ток управлени  силовым транзистором 9 протекает от первого вывода двухпол р- ного источника 17 через коллектор-эмиттер- ный переход включающего транзистора 15, токоограничивающий резистор 23, диод 22, база-эмиттерный переход силового транзистора 9 и общий вывод двухпол рного источника 17. При этом часть управл ющего тока протекает через резистор 25, который уменьшает вли ние паразитной емкости эмиттер-база силового транзистора 9 при работе преобразовател . Кроме того, резистор 25 повышает стабильность и надежность работы транзистора 9, т.к. из-за разброса элементов в моменты переключени  транзисторов 15 и 16 может произойти зависание базы силового транзистора 9 (будет отсутствовать потенциал на базе), а это может привести к пробою силового транзистора 9. Резистор 25 с диодами 20 и 22 образуют делитель напр жени , который устран ет зависание базы силового транзистора 9 и стабилизирует его работу.

Если при протекании тока управлени  силовой транзистор 9 уходит в глубокое насыщение (избыточен становитс  базовый ток или мал ток коллектора силового транзистора 9), то напр жение на коллектор- эмиттерном переходе силового транзистора 9 падает до такой величины, когда откроетс  диод 21 и часть управл ющего тока потечет через диод 21 на коллекторный переход силового транзистора 9, который за счет уменьшени  тока управлени  в базе автоматически выйдет из зоны насыщени  и будет находитьс  на границе этой зоны насыщени . Эта граница характеризуетс  минимальным временем выключени  силового транзистора 9 и минимальный

веро тностью пробо . При этом повышаетс  КПД,

При отсутствии импульса управлени  на обмотке 11 или отрицательной его пол рно- 5 сти включаетс  выключающий транзистор 16 током управлени  через резистор 18 от двухпол рного источника 17. Ток запирани  силового транзистора 9 протекает по цепи:

0 общий вывод двухпол рного источника 17, эмиттер-базовый переход силового транзистора 9, диод 20, дроссель 24, коллектор5 змиттерный переход выключающего транзистора 16 и второй вывод двухпол рного источника 17. Индуктивность дроссел  24 выбираетс  малой величины, пор дка 3-6 ft Тн и она корректирует фазу импульса вклю0 чающего тока базы выключающего транзистора 16 по отношению к спаду коллекторного тока силового транзистора 9 таким образом, чтобы оба тока спадали синхронно , что уменьшает веро тность пробо 

5 силового транзистора 9.

Длительность импульса тока выключени  силового транзистора 9 и его величина определ ютс  величиной зар да неосновных носителей база-эмиттерного перехода

0 силового транзистора 9 и посто нной времени отключающей цепи.

При запирании силового транзистора 9 запирающее напр жение на базовом его переходе ограничиваетс  цепью диода 19, об5 мотки 11 и база-коллекторного перехода выключающего транзистора 16. При этом возникающий индуктивный выброс дроссел  24 очень мал, т.к. величина его индуктивности мала, и он гаситс  вышеуказанной

0 цепью и не может приводить к пробою база-эмиттерного перехода силового транзистора 9, а, следовательно, к нарушению работы преобразовател .

Следовательно, ток базы силового тран- зитсора 9 переходит от положительного

5 значени  к отрицательному с регулируемой и умереннойскоростью и неосновные носители в коллекторном переходе имеют достаточное врем  дл  рекомбинации. Поэтому можно допускать прохождение по базе от0 рицательного тока большой величины в тот момент, когда силовой транзистор 9 входит в зону линейной работы, что позвол ет уменьшить врем  удержани  спада. Это можно назвать подбором отношени  di/оЧи

5 достигаетс  в выборе базового тока дл  этого регулируемого спада с помощью не- . большой индуктивности 24 пор дка 3-6 д Гн и. частоте переключени  20 кГц. Стабилизаци  выходного напр жени  а преобразователе осуществл етс  следующим образом. При увеличении выходного напр жени  усилитель 31 блока управлени  13 управл ет

широтно-импульсным модул тором 30 таким образом, что длительность управл ющего напр жени  на ббмотке 11 уменьшаетс . При этом врем  включенного состо ни  силовых транзисторов 6 и 9 или 8 и 7 уменьшаетс , соответственно уменьшаетс  и величина выходного напр жени  преобразовател . При уменьшении выходного напр жени  преобразовател . При уменьшении выходного напр жени  длительность управл ющих увеличиваетс , увеличиваетс  врем  включени  силовых транзисторов, а следовательно выходное напр жение, которое на выходных выводах 3 поддерживаетс  посто нным.

Таким образом, введение в каждый управл ющий узел третьего и четвертого диодов , дроссел  и четвертого резистора позволило оптимизировать базовый ток силовых транзисторов и тем самым снизить потери при выключении, уменьшить веро тность пробо  силовых транзисторов, а следовательно , повысить КПД.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Преобразователь посто нного напр жени , содержащий выходной трансформатор , вторична  обмотка которого св зана с входными выводами через силовые транзисторы , вход управлени  каждого из которых соединен с обмоткой согласующего трансформатора блока управлени  через управл ющий узел, состо щий из включающего и . выключающего транзисторов, проводимость которых совпадает с проводимостью силового транзистора, двухпол рного источника напр жени , первый вывод которого присоединен к коллектору включающего

   транзистора, второй вывод - к эмиттеру выключающему транзистора, а общий вывод - к эмиттеру силового транзистора и через первый резистор - к базе выключающего транзистора, соединенной через обмотку

   согласующего трансформатора блока управлени  и первый диод с базой включающего транзистора, эмиттер которого подключен к первому выводу второго резистора , а база - к первому выводу второго

   диода, от л ича ющийс  тем, что. с целью повышени  КПД, в каждый управл ющий узел введены третий и четвертый диоды, дроссель и третий резистор, шунтирующий базоэмиттерный переход силового транзистора , коллектор которого соединен через третий диод с вторым выводом второго резистора , соединенный через четвертый диод с базой силового транзистора, подключенной к второму выводу второго диода , при этом дроссель включен между коллектором выключающего транзистора и базой включающего транзистора.
2. 2. Преобразователь по п. отличающийс  тем, что св зь вторичной обмотки

   выходного трансформатора с выходными выводами осуществлена через выпр митель и фильтр, а вход блока управлени  подключен к выходным выводам.

   vU&{tD 1C

   I