SU1661977A1

SU1661977A1 - Формирователь импульсов

Info

Publication number: SU1661977A1
Application number: SU884407018A
Authority: SU
Inventors: Николай Афанасьевич Горяйнов; Георгий Владимирович Печенкин
Original assignee: Предприятие П/Я М-5156
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1991-07-07

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано во вторичных источниках питани , в частности в схемах управлени силовыми ключами импульсных регул торов. Цель изобретени - расширение области использовани за счет исключени зависимости между характером изменени напр жени питани и подачей управл ющих импульсов - достигаетс введением в известное устройство диодов 13, 14, транзистора 5 и резисторов 19, 20. Устройство также содержит транзисторы 1 - 4, трансформатор 6 с первичной обмоткой 7 и обмоткой 8 положительной обратной св зи, выходной обмоткой 9 и управл ющей обмоткой 10, диод 12, резисторы 15 - 18, источник 21 питани , вход щую клемму 22, выходные клеммы 23, 24 и нагрузку 25. 1 ил.

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания, в частности в схемах управления силовыми ключами импульсных регуляторов.

Цель изобретения - расширение области использования за счет исключения зависимости между характером изменения напряжения питания и подачей управляющих импульсов.

На чертеже приведена электрическая схема формирователя импульсов.

Формирователь импульсов содержит транзисторы 1-5, трансформатор 6 с первичной обмоткой 7 и обмоткой 8 положительной обратной связи, выходной обмоткой 9 и управляющей обмоткой 10, конденсатор 11, диоды 12- 14,резисторы 15-20, источник 21 питания, входную клемму 22, выходные клеммы 23 и 24 и нагрузку 25.

Формирователь импульсов работает следующим образом.

При включении источника 21 питания на его выходных шинах появляется напряжение UnHT, Транзисторы 1, 3 и 4 закрыты, транзистор 5 открывается базовым током смещения от положительной шины источника 2 1 питания через резистор 19, вследствие чего открывается транзистор 2 базовым током смещения от положительной шины источника 21 питания через переход коллектор - эмиттер транзистора 5 и резистор 20. конденсатор 11 разряжен, напряжение на нем примерно равно нулю и поддерживается на этом уровне открытым транзистором 2.

Импульс управления, поступающий на входную клемму 22, открывает транзистор 1, что приводит к закрытию транзисторов 5 и 2 и открытию транзистора 1. Начинает протекать ток по цепи транзистор 3 - обмотка 8 - обмотка 7 - конденсатор 11 - источник 21 питания. Конденсатор 11 начинает заряжаться, а в сердечнике трансформатора 6 накапливается реактивная энергия. На конце обмотки 8 по отношению к ее началу возникает напряжение положительной полярности, ток от обмотки 8 через ограничительный резистор 17, прямосмещенный диод 12 и открытый транзистор 1 поступает в базу транзистора 3, обеспечивая его глубокое насыщение. Транзистор 2 удерживается в закрытом состоянии за счет обратного смещения перехода эмиттер база (U э-62) разностью напряжений:

Ug-62=U6-93 + Uk-э нас.1 +Unp.fl 13~ Иб где Ue-эЗ ~ напряжение бззо-эмиттерного перехода транзистора 3;

U к-э нас i.Uk-э нас з- напряжение насыщения коллектор-эмиттерного перехода транзисторов 1 и 3;

Цпрд 13- прямое падение напряжения на диоде 13:

Us- напряжение на обмотке 8.

Для этого напряжение обмотки 8 выбирается таким,чтобы выполнялось условие:

Цб-эЗ ⁺ Uk-э нас.1 ⁺ Ыпрд 13— Uk-э нас.З + Ub.

тогда транзистор 2 закрыт указанной разностью напряжений.

Отрицательное напряжение обмотки 10 удерживает транзистор 4 закрытым,

В момент окончания импульса управления на входной клемме 22 формирователя устанавливается нулевое напряжение, транзистор 11 закрывается и прерывает базовый ток транзистора 3, резистор 15 обеспечивает нулевое напряжение на базе транзистора 3. Через время, определяемое временем рассасывания неосновных носителей в области базы, транзистор 3 закрывается и прекращается ток через обмотки 7 и 8, трансформатора 6. ЭДС самоиндукции трансформатора 6, наведенная в обмотке 8 через прямосмещенный диод 14 и резистор 18, прикладывается к переходу база - эмиттер транзистора 2 в прямом направлении и открывает его. Начинает протекать ток по цепи транзистор 2 - обмотка 7 - конденсатор 11. Конденсатор 11 начинает разряжаться, а сердечник трансформатора 6 перемагничивается в противоположном направлении. При этом через обмотку 8, прямосмещенный диод 13 и резистор 18 замыкается цепь положительной обратной связи, которая удерживает транзистор 2 в открытом, насыщенном состоянии. При насыщении транзистора 2 выполняется условие

Uk-э нас.2 < Ug-₃2.

поэтому к переходу эмиттер - база транзистора 5 прикладывается запирающее напряжение смещения

Ua-65 = U6-S2 - Uk-э нас.2.

где Uk-э нас.2-4 напряжение насыщения коллектор-эмиттерного перехода транзистора 2;

U6-32 - напряжение базо-эмиттерного перехода транзистора 2.

Транзистор 5 находится в режиме отсечки.

Напряжение, наведенное в обмотке 10, через резистор 16 открывает транзистор 4.

В момент прихода очередного импульса на входную клемму 22 формирователя снова открывается транзистор 1, шунтирует базу транзистора 5 непосредственно, а базу транзистора 2 через диод 13, вследствие ! чего транзистор 5 остается закрытым и начинает закрываться транзистор 2. Транзистор 3 в это время остается закрытым, так как его база-эмиттерный переход продолжает шунтироваться открытым транзисто- 1 ром 4. После полного рассасывания неосновных носителей в области базы транзистора 2 он закрывается, ток обмотки 7 резко уменьшается за счет реактивной энергии, накопленной в сердечнике транс- 1 форматора 6, возникает ЭДС самоиндукции, которая наводится в обмотке 10 трансформатора 6 и запирает транзистор 4. Только после закрытия транзистора 4 открывается транзистор 3 и начинается оче- 2 редной такт работы формирователя. Далее процесс повторяется.

В процессе работы формирователя им-, пульсов в обмотке 9 трансформатора 6 индуцируются импульсы напряжения^? прямоугольной формы переменной полярности, которые через выходные клеммы 23 и 24 поступают на нагрузку 25. Амплитуда выходных импульсов определяется соотношением витков обмоток 8 и 7. 3

Транзистор 5 открывается только в том случае, если транзистор 1 закрыт (импульс управления на клемме 22 отсутствует, а транзистор 2 по какой-либо причине не вхо- 3 дит в насыщение, т.е. когда при закрытом транзисторе 1 не образуется положительная обратная связь). Транзисторы 2 и 5 при этом включены по схеме составного транзистора с общим коллектором, благодаря чему транзистор 2 коммутирует значительный ток при достаточно малом токе управления, обеспечиваемом резистором 19. Это позволяет не ухудшить экономичность устройства. Диоды 14 и 12 обеспечивают развязку, исключая шунтирование базовых токов транзисторов 5 и 2 обмоткой 6 через резисторы 17 и 18.

В случае, когда питание подано, а на клемме 22 устанавливается нулевой уровень напряжения, и импульсы управления появляются через достаточно большое время, устройство работает следующим образом.

При появлении напряжения питания транзисторы 1, 3 и 4 остаются закрытыми, транзистор 5 открывается базовым током смещения о.т положительной шины источника 21 питания через резистор 19, вследствие чего открывается транзистор 2 базовым током смещения от положительной шины источника 21 питания через переход коллектор - эмиттер транзистора 5 и резистор 20, конденсатор 11 разряжен, напряжение на 5 нем близко к нулю и остается на этом уровне до прихода на клемму 22 импульсов управления. Величина напряжения на конденсаторе 11 не превышает падения напряжения на переходе коллектор - эмиттер транзисто0 ра 22, включенного по схеме с общим коллектором, т.е. примерно равна 1.5-2 В. По импульсу управления открывается транзистор 1, закрываются транзисторы 5 и 2, открывается транзистор 3 и начинает 5 протекать ток по обмотке 7 трансформатора

6. По окончании импульса управления ток через обмотку 7 прерывается, вследствие чего возникает положительная обратная связь и формирователь возбуждается.

Таким образом, при нулевом уровне напряжения на клемме 22 в формирователе устанавливается такой режим и начальные условия, которые гарантируют его возбуждение при появлении импульсов управле5 ния.

В случае, когда при наличии питания на клемму 22 поступает положительный уровень сигнала, а импульсы управления появляются через достаточно большое время, 0 устройство работает следующим обраозм.

Положительный уровень сигнала на клемме 22 открывает транзистор 1, который удерживает закрытыми транзисторы 5 и 2, и открывает транзистор 3, транзистор 4 ос5 тается закрытым. Ток, протекающий от источника 21 через открытый транзистор 3 и обмотки 8 и 7 трансформатора 6, заряжает конденсатор 11 примерно до напряжения питания, в результатет чего ток экспонен0 циально уменьшается до нуля. В этом состоянии формирователь находится до появления импульсов управления на клемме 22. По окончании первого импульса, т.е. по переходу сигнала управления от положи5 тельного уровня к нулевому транзисторы 1 и 3 закрываются и открываются, транзисторы 5 и 2. Ток, протекающий от конденсатора 11 через открытый транзистор 2 обмотку 7 трансформатора 6, вызывает наведенную 3 ЭДС в обмотке 8. которая через прямосмещенный диод 14 и резистор 18 обеспечивает насыщение транзистора 2, т.е. возникает положительная обратная связь. Транзистор 5 при этом закрывается, так как напряже5 ние база - эмиттер транзистора 2 в режиме его насыщения больше, чем напряжение коллектор - эмиттер. Таким образом, при положительном уровне сигнала на клемме 22 в формирователе устанавливается такой режим и начальные условия, которые гаран7

1661977.

тируют его возбуждение при появлении импульсов управления.

Claims

Формула изобретен ия

Формирователь импульсов, содержащий первый транзистор, база которого соединена с входной клеммой,. коллектор соединен с катодом диода, второй транзистор, коллектор которого соединен с положительной шиной источника питания и через последовательно соединенные конденсатор, первичную обмотку трансформатора и обмотку положительной обратной связи с коллектором третьего транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с общими выводами первичной обмотки трансформатора йобмотки положительной связи и первым выводом первого резистора, а база - с анодом диода и первым выводом второго резистора, управляющую обмотку трансформатора, первый вывод которой через третий резистор соединен с базой четвертого транзистора, второй вывод соединен с отрицательной шиной источника питания и эмиттерами третьего и четвертого транзисторов, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора, базой третьего транзистора и через четвертый резистор соединен с отрица5 тельной шиной источника питания, выводы вторичной обмотки трансформатора соединены с выходными клеммами, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования за счет исключения 10 зависимости между характером изменения напряжения питания и подачей управляющих импульсов, в него введены второй и третий диоды, пятый транзистор, пятый и шестой резисторы, катод второго диода соединен с 15 вторым выводом второго резистора, а анод с коллектором третьего транзистора, анод третьего диода соединен с вторым выводом первого резистора, а катод - с коллектором первого транзистора, базой пятого транзи20 стора и через пятый резистор с коллектором пятого транзистора и положительной шиной источника питания, эмиттер пятого транзистора через шестой резистор соединен с базой второго транзистора.