SU1676042A1

SU1676042A1 - Двухтактный преобразователь

Info

Publication number: SU1676042A1
Application number: SU894697469A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Ильич Кашуба; Григорий Михайлович Кузнецов; Борис Георгиевич Соколов
Original assignee: Грозненское Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика"
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1991-09-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников вторичного электропитани , преобразующих посто нное напр жение преимущественно в посто нное, обладающих высокой надежностью и экономичностью. Целью изобретени вл етс повышение надежности преобразовател , уменьшение динамических .потерь и уменьшение излучени электромагнитных помех. Двухтактный преобразователь содержит два силовых транзистора 10, 11, коллекторами подклю

Description

Изобретение относитс к области электротехники , а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при проектировании источников вторичного электропитани , обладающих высокой надежностью и экономичностью.

Целью изобретени вл етс повышение надежности преобразовател , умень- шение динамических потерь в силовых транзисторах и уменьшение излучени электромагнитных помех.f

На фиг, 1 представлены двухтактный транзисторный преобразователь (силова часть) и блок-схема узла управлени ; на фиг, 2 - схема ограничител -формировател импульсов; на фиг. 3 - временные диаграммы , по сн ющие принцип работы преобразовател .

Преобразователь (фиг. 1} подключен к клеммам 1 и 2 источника посто нного напр жени . Узел управлени содержит блок 3 управлени , включающий генератор 4 импульсов и триггер 5 с пр мым и инверс- ньш выводами, два элемента 6 и 7 совпадени , резисторы 8 и 9. Силовые транзисторы 10 и 11 подключены коллекторами к ограничител м-формировател м 12 импульсов (имеющим входной 13 и выходной 14° выводы) и 15 (имеющим соответственно входной 16 и выходной 17 выводы), а также к концам первичной обмотки трансформатора 18.

Выходна обмотка последнего подклю- чена к выпр мителю 19 и фильтру 20, выход которого соединен с нагрузкой 21 преобразовател . Общий эмиттер транзисторов 10 и 11 соединен с клеммой 1 источника посто нного напр жени , клемма 2 которого сое- динена со средней точкой первичной обмотки трансформатора 18, Пр мой выход триггера 5 блока 3 управлени соединен с первым входом элемента 6 совпадени , второй вход которого соединен с выходом 14

первого ограничител -формировател 12 импульсов. Инверсный выход триггера 5 задающего генератора 3 соединен с первым входом второго элемента 7 совпадени , второй вход которого соединен с выходом 17 второго ограничител -формировател 15 импульсов. Выходы элементов 6 и 7 совпадени через резисторы 8 и 9 подключены к базам транзисторов 10 и 11 соответственно.

Ограничитель-формирователь 12 (15) импульсов (фиг. 2) содержит транзистор 22, конденсатор 23, первый 24 и второй 25 диоды , резисторы 26-28, дополнительный источник 29 питани . Вывод конденсатора 23 соединен с входом 13(16) ограничител - формировател 12 (15) и с катодом первого диода 24, анод которого образует выходной 14 (17) вывод ограничител - формировател 12 (15), а также подключен к коллектору транзистора 22 и резистору 27. Второй вывод конденсатора 23 св зан через резистор 26 с катодом диода 25, резистором 28 и управл ющим входом транзистора 22, эмиттер которого соединен с вторым выводом резистора 28, анодом второго диода 25 и клеммой 1 источника посто нного напр жени . Резистор 27 подключен к дополнительному источнику 29 питани , втора выходна клемма которого св зана с общей клеммой 1.

Дополнительный источник 29 питани осуществл ет также электропитание блока 3 управлени и элементов совпадени 6 и 7. При небольшой мощности преобразовател , потребл емой нагрузкой 21. клемму 2 можно подключить к дополнительному источнику 29 питани . При большой мощности преобразовател (или повышенном напр жении Епит) на клеммы 1 и 2 подают напр жение от более мощного отдельного источника посто нного напр жени .

Принцип действи преобразовател по сн етс временными диаграммами на фиг. 3, где представлены диаграммы 30-37 напр жений .

Генератор 4 формирует на своем выходе импульсы с частотой следовани в два раза большей необходимой частоты работы транзисторов 10 и 11 - выходной частоты преобразовател . На выходах триггера 5 формируютс два импульсных сигнала 30 и 31 (фиг. 3), сдвинутых по фазе на 180 эл.град, которыми осуществл етс синхронизаци работы преобразовател .

Рассмотрим принцип формировани управл ющих сигналов (Uexio, ивхп)трзнзи- сторами 10 и 11. Предположим, что в начальный момент на инверсном выходе триггера 5, т.е. на первом входе элемента 7 совпадени сформирован сигнал Лог. 1 (Квх блока 7, диаграмма 31 на интервале to - ti фиг. 3), а на первом входе элемента 6 совпадени - Лог. О (DBX блока 6, диаграмма 30). При этом на выходе, элемента 6 совпадени также сформирован нулевой сигнал, поддерживающий транзистор 10 в закрытом состо нии. Сигнал, пропорциональный высокому напр жению на коллекторе транзистора 10, поступает на йторой вход элемента 7 совпадени , на выходе которого сформируетс сигнал, поддерживающий транзистор 11 в открытом состо нии.

В момент времени ti от генератора 4 на вход триггера 5 поступает очередной тактовый импульс (не показан), в результате чего триггер 5 перебрасываетс и уровни на его выходах измен ютс на противоположные (диаграммы 30 и 31 в момент времени ti). На первом входе элемента 7 совпадени (диаграмма 31) и соответственно его выходе (диаграмма 35) устанавливаетс нулевой уровень сигнала.

На первом входе элемента 6 совпадени в этот же момент устанавливаетс Лог. 1, однако на его выходе остаетс нулевой логический уровень, так как на второй вход элемента совпадени 6 продолжает поступать Лог. О с выхода 14 ограничител -формировател 12.

На интервале времени n-t2 происходит рассасывание зар дов в базе транзистора 11, а затем на интервале t2-ta спад тока и увеличение напр жени на его переходе коллектор-эмиттер. Когда напр жение на коллекторе транзистора 11 достигнет максимума , на выходе 14 ограничител -формировател 12 устанавливаетс Лог. Г (диаграммы 36 и 37 в момент времени ta). При этом на выходе блока 6 совпадени

формируетс сигнал отпирани транзистора 10 (диаграмма 32).

При уменьшении напр жени на коллекторе транзистора 10 на интервале времени (диаграмма 33) происходит уменьшение напр жени на выходе 17 ограничител -формировател 15 импульсов. К моменту времени ta оно становитс равным нулю (диаграмма 34), блокиру воз0 можные ложные срабатывани .

После прихода в момент времени ГА очередного тактового импульса с выхода генератора 4 происходит процесс выключени транзистора 11 и включени транзистора

5 10 аналогично вышеописанному.

Ограничители-формирователи 12 и 15 имеют одинаковое устройство (фиг. 2). В скобках указаны номера входа и выхода ограничител -формировател 15.

0 Ограничитель-формирователь 12 (15) работает следующим образом.

В момент времени to, когда напр жение на коллекторе транзистора 11 равно нулю (диаграмма 36), напр жение на вхо5 де 13 ограничител -формировател 12 так же равно нулю. При этом ток от плюса дополнительного источника 29 питани течет через резистор 27, диод 24, вход 13 и открытый транзистор 11 к минусу источника

0 29 питани . Благодар малому падению напр жени на открытом диоде 24 и транзисторе 11, сигнал на выходе 14, вл ющийс входным дл элемента 6 совпадени (диаграмма 37), имеет нулевой уровень. Во врем

5 спада тока транзистора 11 и увеличени напр жени на его коллекторе сигнал на входе 13 также увеличиваетс . При этом происходит зар д конденсатора 23 через резистор 26 и переход база-эмиттер транзистора 22.

0 Транзистор 22 открываетс и удерживаетс в открытом состо нии все врем пока происходит увеличение напр жени на коллекторе транзистора 11. Поэтому на интервале ta-t3 пока транзистор 22 открыт, на выходе

5 14 ограничител -формировател 12 остаетс уровень логического нул . В момент времени ta; tg и т.д. (диаграмма 36, фиг. 3) напр жение на входе 13 достигает максимума , зар д конденсатора 23 прекращаетс и

0 транзистор 22 закрываетс . Диод 24 также закрываетс , так как к его катоду приложено напр жение равное примерно 2Enum (или 2Unum если используетс только один источник питани 29). В результате на выходе 14

5 в моменты времени ta; tg и т.д. устанавливаетс уровень напр жени , соответствующий выходному напр жению источника 29 (диаграмма 37). Это напр жение вл етс уровнем логической единицы, поступающей на вход второго

блока 6 совпадени и разрешающей подачу сигнал управлени на транзистор 10.

На интервале ts-te происходит уменьшение напр жени на коллекторе транзистора 11 (диаграмма 36, фиг. 3). Это напр жение поступает на вход 13. Как только оно становитс меньше напр жени на плюсовом выходе источника 29 питани , открываетс диод 24 и напр жение на выходе 14 начинает повтор ть напр жение на входе 13 вплоть до следующего периода нарастани напр жени на коллекторе транзистора 11 (диаграмма 37). Одновременно при спаде напр жени на входе 13 на интервалах времени ts-te; tn-ti2 происходит разр д конденсатора 23 через резистор 26 и диод 25, Резистор 26 ограничивает зар дный ток конденсатора 23, который вл етс током базы транзистора 22, а также ограничивает разр дный ток конденсатора 23. При соответствующем выборе емкости конденсатора 23 и транзистора 22 сопротивление резистора 26 может быть равным нулю.

Ограничитель-формирователь 15 работает аналогично вышеописанному, только дл него входным сигналом вл етс напр жение на коллекторе транзистора 10 (диаграммы 33 и 34).

Таким образом в преобразователе осуществл етс задержка включени транзисторов 10 и 11. Врем задержки не установлено заранее и не имеет посто нной величины, а зависит от свойств используемых транзисторов и режима их работы. Так на холостом ходу или малой нагрузке 21 из-за уменьшени тока коллектора транзисторов увеличиваетс коэффициент их насыщени . В результате врем рассасывани зар дов в базе транзисторов 10 и 11 увеличиваетс и, соответственно, увеличиваетс врем завершени переходных процессов в преобразователе(интервалы tl-ta, t4-te, tr-tg и т.д.).

При большой нагрузке 21 преобразовател рабочие токи транзисторов 10 и 11 увеличиваютс , а врем рассасывани зар дов в базах транзисторов 10 и 11 (ti-tz; t4-ts; t7-te) уменьшаетс и, следовательно , уменьшаетс врем , отведенное дл завершени переходных процессов в транзисторах (n-ta; t4-te; ty-tg)

За счет включени транзисторов 10 и 11 двухтактного преобразовател посто нного напр жени в моменты времени, когда напр жени на них минимальны, уменьшаютс броски тока через транзисторы 10 и 11 при их включении. Это приводит к уменьшению потерь при включении транзисторов 10 и 11, уменьшению излучаемых электромагнитных помех преобразователем и, следовательно, упрощению экранов, фильтров и других средств защиты от помех. Все это снижает материалоемкость, вес и стоимость двухтактного преобразовател посто нного напр жени .

Ф о р му л а и з о б р е т е н и

Двухтактный преобразователь, содержащий два силовых транзистора, коллекторами подключенных к концам первичной обмотки выходного трансформатора, выполненной со средней точкой, соединенной с первой клеммой источника питани , втора клемма которого соединена с эмиттерами силовых транзисторов, первый ограничитель-формирователь импульсов,

входом подключенный к коллектору другого силового транзистора, второй ограничитель-формирователь импульсов, входом подключенный к коллектору первого силового транзистора, причем каждый ограничитель-формироватёль импульсов снабжен диодом, подключенным между его входом и выходом, а блок управлени выполнен с парафазными выходами, св занными с базами соответствующих силовых транзисторов , отличающийс тем, что, с целью повышени надежности преобразовател , уменьшени динамических потерь в силовых транзисторах и уменьшени излучени электромагнитных помех, в него

введены два двухвходовых элемента совпадени , дополнительный источник питани , а каждый из упом нутых ограничителей-формирователей импульсов снабжен транзистором, резистором и

конденсатором, первый вывод которого сое динен с входом ограничител -формировател импульсов, второй его вывод соединен с базой введенного транзистора, эмиттер которого подключен к второй

клемме источника питани и соответствующему выводу дополнительного источника питани , второй вывод которого через упом нутый резистор подключен к коллектору введенного транзистора.

соединенному с выходом ограничител - формировател импульсов, подключенным к одному из входов элемента совпадени , второй вход которого соединен с одним из выходов блока управлени , а выход элемента совпадени подключен к базе соответствующего силового транзистора.

Claims

Формула изобретения

Двухтактный преобразователь, содержащий два силовых транзистора, коллекторами подключенных к концам первичной обмотки выходного трансформатора, выполненной со средней точкой, соединенной с первой клеммой источника питания, вторая клемма которого соединена с эмиттерами силовых транзисторов, первый ограничитель-формирователь импульсов, входом подключенный к коллектору другого силового транзистора, второй ограничитель-формирователь импульсов, входом подключенный к коллектору первого силового транзистора, причем каждый ограничитель-формироватёль импульсов снабжен диодом, подключенным между его входом и выходом, а блок управления выполнен с парафазными выходами, связанными с базами соответствующих силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, уменьшения динамических потерь в силовых транзисторах и уменьшения излучения электромагнитных помех, в него введены два двухвходовых элемента совпадения, дополнительный источник питания, а каждый из упомянутых ограничителей-формирователей импульсов снабжен транзистором, резистором и конденсатором, первый вывод которого соединен с входом ограничителя-формирователя импул ьсов, второй его вывод соединен с базой введенного транзистора, эмиттер которого подключен к второй клемме источника питания и соответствующему выводу дополнительного источника питания, второй вывод которого через упомянутый резистор подключен к коллектору введенного транзистора, соединенному с выходом ограничителяформирователя импульсов, подключенным к одному из входов элемента совпадения, второй вход которого соединен с одним из выходов блока управления, а выход элемента совпадения подключен к базе соответствующего силового транзистора.

Ъ.чже6

10 г ----------------------------1 3< L Il

ijs*< i i '1 w i ! 1 1 i 1 1 i II ..... __L> 1 гпг ¹n i Д ¹ i ! . ! Li* ,-n-----Г7 Utt t j '11$· I , I¹! H II I¹. '! I¹ i _ij_L Ti FT ' i! ¹ ! 1 |l·

UkoA '

J I !Н

4' r 1 > '37 1 ¹ 1 1 i J и — ¹¹ ¹1 —t-TI-- 1 li ' h i'l tetititi ti tgti tgtftta tabtlff

Составитель А.Чесноков Редактор М.Липович Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик - ----- — - ... Т

Заказ 3011 Тираж 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