SU1064391A1 - Однотактный транзисторный преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

ОДНОТАКТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий коммути.рующий транзистор, силова  цепь которого подсоединена к входным выводам питани  через обмотку накопительного дроссел , св занного через обратный диод с выходным конденсатором, подключенным к выходным выводам, св занным с входом узла отрицательной обратной св зи. Е.0выход которого подключен к входу регулирующего транзистора, силова  цепь которого подключена параллельно управл ющему входу коммутирующего транзистора, база которого подключена к первому выводу базового резистора, вход щего в состав цепи положительной обратной св зи, и резистор смещени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД и улучщени  массогабаритных показателей, в цепь положительной обратной св зи введен дополнительный транзистор , тип проводимости которого противоноложен типу проводимости коммутирующего .транзистора, а силова  цепь введенного, дополнительного транзистора включена между первым концом обмотки накопительного дроссел , подключенным к входному выводу питани , и вторым выводом базового резистора , коммутирующего транзистора, при этом управл юща  цепь через введенный резистор подключена параллельно обмотке накопительного дроссел , второй конец которой подсоединен через введенный конденсатор к базе регулирующего транзистора.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может найти применение во вторичных источниках питани  (ВИП), например, дл  цифровых измерительных приборов от двухтрех последовательных гальванических элементов или аккумул торов и других низковольтных источников питани . Известно устройство, содержащее транзисторный ключ, включенный последовательно с дросселем и источником питани , а также выходной накопительный конденсатор, подключенный к обмотке дроссел  через обратный диод, транзисторный ключ, регулирующий транзистор, управл емый от БИС, содержащ.ей усилитель обратной св зи и источник опорного напр жени  1. Недостатком известного устройства  вл етс  ограниченна  область использовани  из-за сложной технологии его изготовлени . Наиболее близок к предлагаемому однотактный транзисторный преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий коммутирующий транзистор, силова  цепь которого подсоединена к входным выводам питани  через обмотку накопительного дроссел , св занного через обратный диод с вторым конденсатором, подключенным к выходным выводам, св занным с входом узла отрицательной oбpatнoй св зи, выход которого подключен к входу регулирующего транзистора, силова  цепь которого подключена параллельно управл ющему входу коммутирующего транзистора, база каждого подключена к первому выводу базового резистора, вход щего в состав положительной обратной св зи, и резистор смещени  2. Недостатками данного устройства  вл ютс  наличие нетехнологичного многообмоточного дроссел , малый КПД и сравнительно больщие габариты. Два последних фактора обусловлены динамическими потер ми в коммутирующем транзисторе, в частности, из-за рассеивани  магнитного потока в многообмоточном дросселе, а также статическимй потер ми в цепи базы, особенно при большой скважности импульсов тока. Наличие магнитного потока рассеивани  не позвол ет повысить частоту коммутации до сотен килогерц, даже если характеристики транзисторов и диодов это допускает, так как при переключении про вл етс  запаздывание реверса тока базы коммутирующего транзистора и выбросы напр жени  на/его коллекторе. . Цель изобретени  - повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в однотактном транзисторном преобразователе посто нного напр жени  в посто нное, содержащем коммутирующий транзистор, силова  цепь которого подсоединена к входным выводам питател  через обмотку накопительного дроссел , св занного через обратный диод с выходным конденсатором, подключенным к выходным выводам, св занным с входом узла отрицательной обратной св зи, выход которого подключен к входу регулирующего транзистора, силова  цепь которого подключена параллельно управл ющему входу коммутирующего транзистора , база которого подключена к первому выводу базового резистора, вход щего в состав цепи положительной обратной св зи , и резистор смещени , в цепь положительной обратной св зи введен дополнительный транзистор, тип проводимости которого противоположен типу проводимости коммутирующего транзистора, а силова  цепь дополнительного транзистора включена между первым концом обмотки накопительного дроссел , подключенным к входному выводу питани , и вторым выводом базового резистора коммутирующего транзистора, при этом управл юща  цепь через введенный резистор подключена параллельно обмотке накопительного дроссел , второй конец которой подсоединен через введенный конденсатор к базе регулирующего транзистора. На чертеже приведена принципиальна  схема устройства. Преобразрватель содержит накопительный дроссель 1 и коммутирующий транзистор 2, присоединенные последовательно к входным выводам источника 3.питани , выходной конденсатор 4, соединенный через обратный диод 5 с обмоткой дроссел  1, цепь положительной обратной св зи, содержаща  базовый резистор 6, дополнительный транзистор 7 с резистором 8, защунтированным конденсатором 9, регулирующий транзистор 10 с входным резистором 11, включенный параллельно входу коммутирующего транзистора 2, а также узел 12 отрицательной обратной св зи дл  стабилизации напр жени  на выходе конвертора. К базе дополнительного транзистора 7 подсоединен резистор 13 смещени . Конденсатор 14 включен между коллектором коммутирующего транзистора 2 и базой регулирующего транзистора 10. Запуск конвертора обеспечиваетс  автоматически при подаче питани . В данной схеме имеет место м гкое самовозбулсдение за счет цепи смещени , образованной резисторами 8 и 13. Соотношение между величинами последних выбираетс  таким образом , что транзистор 7 оказываетс  в активной области и подает ток через резистор 6 в цепь базы транзистора 2. Так как напр жение на выходе преобразовател  мало, то транзистор 10 закрыт. Транзистор 2 открыва етс  и напр жение источника питани  Е прикладываетс  к дросселю 1. В интервале зар да дроссел  1 транзисторы 2 и 7 насыщены, ток дроссел  1 линейно увеличиваетс  от нул  до максимального

значени , диод 5 заперт. Максимальный ток дроссел  1 . (транзистора 2) определ ес  током базы транзистора 2. Отключение наступает вследствие перехода транзистора 2 из области насыщени  в активную область. При этом напр жение дроссел  1 уменьшаетс  и транзистор 7 запираетс  форсированным током конденсатора 9. Прекращаетс  ток базы транзистора 2 и последний переходит в закрытое состо ние.

В интервале разр да дроссел  1 закрыты транзисторы 2 и открыт диод 5, через который дроссель 1 разр жаетс  на конденсатор 4. Ток дроссел  1 линейно уменьшаетс  от максимального значени  до нул . Удержание транзистора 7 в закрытом состо нии происходит за счет ЭДС дроссел  1. Как только ток дроссел  1 снижаетс  до нул , исчезает ЭДС и транзистор 7 отпираетс  током смещени  базы. Процесс запуска конвертора повтор етс  каждый период.

Регулирование и стабилизаци  выходного напр жени  конвертора осуществл етс  регулирующим транзистором 10. Чем больше выходное напр жение, тем больше сигнал, подаваемый в базу транзистора 10, меньще ток 6ai3bi транзистора 2 и меньще амплитуда импульса тока в дросселе 1. При этом уменьщаетс  энерги , отбираема  за период От источника питани  и, следовательно, напр жение на выходе преобразовател .

Регулирующий транзистор 10 имеет до полнительную функцию - форсирование отключени  коммутирующего транзистора 2. В результате зар да конденсатора 14 при выходе транзистора 2 из режима насыщени  транзистор 10 насыщаетс  и щуйтирует коллекторный ток транзистора 7 еще до отключени  последнего, с одной стороны, и отводит избыточный зар д с базы транзистора 2, с другой стороны.

В предлагаемом преобразователе, выполненном на однообмоточиом дросселе отсутстг

вуют запаздывание по цепи положительной обратной св зи из-за индуктивности рассеивани  обмотки положительной обратной св зи и выбросы напр жени  на коллекторе коммутирующего транзистора, что сущест ве но дл  уменьшени  рассеивани  мощности при частотах 100 кГц и более.

Другим фактором, положительно вли ющим на скорость переключени ,  вл етс  разделение цепей положительной и отрицательной обратных св зей. Транзистор 7 отключаетс  активно, обеспечива  форсировочный спад базового тока коммутирующего транзистора 2.

Третьим фактором, уменьшающим динамические потери,  вл етс  конденсатор 14, ток зар да которого вызывает насыщение регулирующего транзистора 10, который шунтирует вход коммутирующего траизустора 2 (напр жение база-эмиттер равно нулю) в процессе его отключени . Это устран ет переходные осцилл ции, обеспечива  устойчивость автоколебаний конвертора. Ток разр да конденсатора 14 через насыщенный транзистор 2 и резистор II вызьшает запирание регулирующего транзистора 10 большую часть интервала пр мого хода. Благодар  этому коммутирующий транзистор 2 имеет больший коэффициент насыщени , который к концу интервала при выходе транзистора 10 из запертого состо ни 

начинает уменьшатьс , что также улучшает услови  коммутации.

Величина емкости конденсатора 14 должна выбиратьс  из услови  полного его разр да в течение длительности пр мого хода конвертора.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позвол ет повысить КПД устройства и улучшить массогабаритйые показани  путем увеличени  быстродействи .

Claims (1)

1. ОДНОТАКТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий коммутирующий транзистор, силовая цепь которого подсоединена к входным' выводам питания через обмотку накопительного дросселя, связанного через обратный диод с выходным конденсатором, подключенным к выходным выводам, связанным с входом узла отрицательной обратной связи, выход которого подключен к входу регулирующего транзистора, силовая цепь которого подключена параллельно управляющему входу коммутирующего транзистора, база которого подключена к первому выводу базового резистора, входящего в состав цепи положительной обратной связи, и резистор смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и улучшения массогабаритных показателей, в цепь положительной обратной связи введен дополнительный транзистор, тип проводимости которого противоположен типу проводимости коммутирующего транзистора, а силовая цепь введенного, дополнительного транзистора включена между первым концом обмотки накопительного дросселя, подключенным к входному выводу питания, и вторым выводом базового резистора, коммутирующего транзистора, при этом управляющая цепь через введенный резистор подключена параллельно обмотке ' накопительного дросселя, второй конец которой подсоединен через введенный конденсатор к базе регулирующего транзистора.

   SU п., 1064391