SU1713058A1 - Двухтактный транзисторный преобразователь напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках22электропитани  радиоаппаратуры. В преобразователь, содержащий силовые транзисторы 1, 2, трансформатор 4, дроссель 13, введены коммутирующий трансформатор 6, два транзистора разного типа проводимости 10, 11, подстроечные резисторы 16, 17, диоды 18,19, цепь запуска, содержаща  конденсатор 20, диод 21, резисторы 22, 24, 25, 26, 30, транзистор 23 и диоды 27, 28. Введение указанных элементов позвол ет повысить надежность и снизить уровень радиопомех путем задержки включени  одного транзистора относительно другого с одновременным снижением скорости нарастани  напр жени  на их коллекторах. 1 ил. 23(Лссо о ел00>&

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках питани  радиоаппаратуры.

Известен двухтактный транзисторный преобразователь напр жени , содержащий ключевые транзисторы, одни из силовых электродов которых подсоединены к входным обмоткам силового трансформатора, обмотки обратной св зи которого подключены к управл ющим переходам упом нутых транзисторов и св заны цеп ми, состо щими из последовательно соединенных обмотки двухобмоточного коммутирующего дроссел  и диода, причем кажда  из упом нутых цепей включена между базой одного из транзисторов и выводом обмотки об.ратной св зи другого транзистора.

Однако, несмотр  на повышение надежности , вследствие ограничени  обратных напр жений на ключев 1х транзисторах , схеме присуще существование несимметрии, определ емой неидентичностью параметров трансформатора, транзисторов и выпр мител , из-за чего возникает несимметри  импульсов преобразовател , что приводит к увеличению тока намагничивани  силового трансформатора в один из полупериодов напр жени  (одностороннему намагничиванию сердечника силового трансформатора), привод щему к дополнительным потер м и снижению надежности преобразовател . Кроме того, процесс переключени  силовых транзисторов сопровождаетс  всплесками перенапр жений, что увеличивает радиопомехи и также снижает надежность преобразовател  из-за возможности вторичного пробо  транзисторов .

Известен также двухтактный транзисторный инвертор, содержащий силовые транзисторы, одни из силовых электродов которых подсоединен ы к выходному трансформатору , имеющему обмотки обратной св зи, подключенные через соответствующие резисторы к управл ющим переходам силовых транзисторов и к дросселю насыщени , св занному с узлом симметрировани , включающим в себ  два диода и резистор, причем диоды соединены между собой через указанный резистор, выполненный регулируемым, а другими электродами через указанный дроссель, причем по отношению к управл ющим электродам силовых транзисторов диоды включены в обратном направлении.

Однако, в известном двухтактном транзисторном инверторе существуют динамические потери при коммутации силовых транзисторов вследствие того, что отпирание одного из них начинаетс  сразу с закрыванием другого, что приводит к коммутационным выбросам напр жений на коллекторах этих транзисторов, что повышает уровень радиопомех и создает услови  дл  вторичного пробо  транзисторов, привод щие к снижению надежности., Цель изобретени  - повышение надежности , уменьшение радиопомех.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в

0 двухтактный транзисторный преобразователь напр жени , содержащий силовые транзисторы, эмиттеры которых подсоединены к первому входному выводу, коллекторы подсоединены к крайним выводам

5 первичной обмотки выходного трансформатора , средний вывод которой подсоединен к второму входному выводу, введен переключающий трансформатор, один из крайних выводов которой подключен через

0 первый резистор с другим выводом первичной обмотки указанного переключающего трансформатора и с э|ииттерами введенных двух дополнительных транзисторов разного типа проводимости, а также через второй

5 резистор - к базам этих транзисторов, между первым и вторым отводами обмотки обратной св зи выходного т|ээнсформатора включены крайние выводы двух подстроечных резисторов, средние выводы которых

0 подключены через первый и второй диоды к одному выводу дроссел  насыщени , другой вывод которого подключен к базам указанных дополнительных транзисторов, коллекторы которых через третий и четвертый

5 диоды подключены к другому крайнему выводу обмотки обратной св зи выходного трансформатора, крайние выводы первичной обмотки которого подключены через п тый и шестой диоды и цепочку из

0 параллельно соединенных третьего резистора и первого конденсатора - к второму входному выводу, а также через цепочку из последовательно соединенных четвертого и п того резисторов - к базе запускающего

5 транзистора, причем точка соединени  чет , вертого и п того резисторов соединена через второй конденсатор с эмиттером запускающего транзистора и со вторым входным выводом , переход эмиттер - база запускающего транзистора зашунтирован седьмым диодом, коллектор этого транзистора соединен через шестой резистор со средним выводом вторичной обмотки переключающего трансформатора и через цепочку

5 из параллельно соединенных третьего конденсатора и восьмого диода - к эмиттерам силовых транзисторов, базы которых подключены к крайним выводам вторичной обмотки переключающего трансформатора и к

Г1ервым выводам четвертого и п того конденсаторов , вторые выводы которых объединены и подключены к эмиттерам силовых транзисторов.

На чертеже приведена электрическа  схема двухтактного транзисторного преобразовател  напр жени .

Двухтактный преобразователь напр жени  состоит из силовых транзисторов 1 и 2, эмиттеры которых подсоединены к первому входному выводу, коллекторы подсоединены к крайним выводам обмотки 3 выходного трансформатора 4, средний вывод которой подключен к второму входному выводу.

Базы силовых транзисторов 1 и 2 подсоединены к крайним выводам обмотки 5 переключающего трансформатора 6, первична  обмотка 7 которого одним выводом подключена к первому отводу обмотки 8 выходного трансформатора 4. Другой вывод обмотки 7 трансформатора 6 подключен через резистор 9 к одному из крайних выводов обмотки 8 выходного трансформатора 4, а также к эмиттерам дополнительных транзисторов 10и 11 и к первому выводу резистора 12, второй вывод которого подключен к базам транзисторов 10 и 11 и к первому выводу дроссел  насыщени  13, второй вывод которого подключен через диоды 14 и 15 к средним выводам подстроечных резисторов 16 и 17, крайние выводы которых подключены между первь1м и вторым отводами обмотки 8 трансформатора 4. Другой крайний вывод обмотки 8 трансформатора 4 подключен через диоды 18 и 19 к коллекторам дополнительныхтранзисторов 10и 11.

Средний вывод вторичной обмотки 5 переключающего трансформатора б соединен через цепочку из параллельно соединенных конденсатора 20 и диода 21 с первым входным выводом, а также через резистор 22 - с коллектором запускающего транзистора 23, эмиттер которого подключен к второму входному выводу, а база через резистор 24 подключена к первому входному выводу и через цепочку из последовательно соединенных резисторов 25 и 26 - с точкой соединени  диодов 27 и 28 и первых выводов конденсатора 29 и резистора 30, вторые выводы которых подключены к второму входному выводу. Аноды диодов 27 и 28 подключены к коллекторам транзисторов 1 и 2. Между точкой соединени  резисторов 25 и 26 и эмиттером транзистора 23 включен конденсатор . Переход эмиттер-база транзистора 23 зашунтиробан диодом 32. Переходы эмИттер-база силовых транзисторов 1 и 2 зашунтированы конденсаторами 33 и 34. К вторичной обмотке 35 выходного трансформатора 4 подключен выпр митель

36,на выход которого подключена нагрузка

37,зашунтировани  сглаживающим конденсатором 38.

Двухтактный транзисторный преобразЬватель напр жени  работает следующим образом.

При включении преобразовател  открываетс  запускающий транзистор 23 благодар  отпирающему смещению на базе

0 относительно эмиттера, поступающему через делитель, образованный резистором 24 и последовательно включенными резисторами 25, 26, 30. Напр жение источника питани  через открытый запускающий

5 транзистор 23 и последовательно включенный с ним резистор 19 поступает на базы , силовых транзисторов 1 и 2 через обмотку 5 переключающего трансформатора 6. Диод 21 в момент запуска находитс  в нелрово0 д щем состо нии. Один из силовых транзисторов 1 и 2 неизбежно открываетс  в большей степени, чем другой, и благодар  наличию положительной обратной св зи через обмотку 8 трансформатора 4, резистор

5 9 и трансформатор 6, возникает генераци . Благодар  ЭДС-самоиндукции, возникающей на концах обмотки 3 трансформатора 4 относительно среднего вывода этой обмотки , на цепочке из конденсатора 29 и резистора 30, подключенной через диоды 27 и 28 к концам указанной обмотки, возникает положительное напр жение относительно вторЬго входного вывода, которое прикладываетс  через цепочку из последовательно

5 включенных резисторов 26, 25 к базе транзистора 23 и через промежуток времени, определ емый временем перезар да конденсатора 31 через резистор 26, напр жение на базе транзистора 23 становитс 

0 положительным относительно эмиттера, и указанный транзистор закрываетс , отключа  резистор 22 от второго вывода источника питани . Диод 32 при этом ограничивает величину запирающего напр жени  на базе

5 транзистора 23 значением пр мого падени  напр жени  на этом диоде.

Например, в уста новившийс  момент времени открыт транзистор 1 и закрыт транзистор 2. Ток базы открытого транзистора 1 будет определ тьс  величиной сопротивлени  резистора 9. При этой дроссель насыщени  будет перемагничиватьс  напр жением, поступающим с движка подстроечного резистора 17, диод 15,

5 дроссель 13, резистор 12. Ток намагничивани  сердечника дроссел  13 не создает падени  напр жени  на резисторе 12, достаточного дл  открывани  транзистора 10. Диоды 14 и 19 наход тс  в непровод щем состо нии, причем диод 19 защищает

транзистор 11 от инверсного включени . Через врем , необходимое дл  полного перемагничивани  дроссел  насыщени  13, последний входит в насыщение, падение напр жени  на нем становитс  незначительным , а падение напр жени  на резисторе 12 резко возрастает, что приводит к открыванию транзистора 10, включенного по схеме змиттерного повторител . Начало обмотки 7 (помечено точкой) трансформатора

6оказываетс  подключенным через эмиттерный повторитель на транзисторе 10 к другому концу обмотки В трансформатора 4, причем пол рность напр жени  на обмотке

7трансформатора-б измен етс  на противоположную , а величина этого напр жени  определ етс  положением движка резистора 17.

Напр жение на вторичной обмотке 5 трансформатора б также резко измен ет знак и происходит рассасывание неосновных носителей и закрывание транзистора 1. При этом этот процесс закрывани  транзистора 1 происходит форсированно, так как обмотка 7 трансформатора 6 оказываетс  подключенной к отрицательному напр жению относительно первого отвода обмотки

8трансформатора 4 через малые сопротивлени  провод щего диода 15, насыщенный дроссель 13 и малое выходное сопротивление эмиттерного повторител  на транзисторе 10. Конденсатор 33,. поэтому быстро перезар жаетс  и не оказывает существенного вли ни  на процесс закрывани  транзистора 1. После закрывани  транзистора 1 пол рности напр жений на обмотках трансформатора 4 измен ютс  на противоположные , поэтому дроссель 13 выходит из состо ни  насыщени  и начинает перемагничиватьс  в противоположную сторону, не создава  при этом падени  напр жени  на резисторе 12, достаточного дл  открывани  транзистора 11. Пол рность напр жени  на обмотке 6 трансформатора б становитс  открывающей дл  транзистора 2, но этоттранзистор открываетс  не сразу, а с задержкой, определ емой величиной конденсатора 34 и резистора 9. Ток базы транзистора 2 будет определ тьс  величиной резистора 9. Конденсатор 20 оказываетс  зар женным до напр жени , равного пр мому падению напр жени , привод щего диода 21 и в дальнейшем оказывает форсирующее воздействие при запирании транзисторов 1 и 2, так как имеет отрицательную пол рность относительно эмиттеров указанных транзисторов.

Когда напр жение на дросселе насыщени  достигает значени , при котором он входит в насыщение, его сопротивление резко уменьшаетс  падением напр жени 

на резисторе 12, открываетс  повторитель напр жени  на транзисторе 11, что приводит к подключению начала обмотки 7 трансформатора б через указанный повторитель

к началу обмотки 8 трансформатора 4 и к перемене пол рности на обмотке 7 трансформатора б, вследствие чего форсированно закрываетс  транзистор 2, напр жени  на обмотках трансформатора 4 измен ют

0 пол рности на противоположные, начинает открыватьс  транзистор 1 и процессы повтор ютс . Напр жение из первичной обмотки 3 выходного трансформатора 4 передаетс  во вторичную 35, и после

5 выпр млени  выпр мителем 36 прикладываетс  к нагрузке 37, зашунтированной сглаживающим конденсатором 38.

Известно, что длительность полупериодов рабочей частоты преобразователей

0 частоты, в которых используютс  насыщающиес  дроссели в качестве коммутирующих, определ етс  его временем перемагничивани . Указанное врем  обратно пропорционально напр жению, приложенному к

5 обмотке дроссел . Поэтому, использу  раздельное регулирование напр жений на дросселе насыщени  23 по полупериодам резисторами 16 и 17, осуществл етс  регулирование длительностей полупериодов и,

0 уменьша  один из них и увеличива  другой, устанавливаетс  симметричный режим работы преобразовател , при котором отсутствует подмагничивание сердечника выходного трансформатора 4 и минимальны

5 потери энергии в преобразователе. При этом использование эмиттерных повторителей на транзисторах 10 и 11 позвол ет снизитьтоки через коммутирующий дроссель 13 и резисторы 16 и 17, что уменьшает потери мощности на этих резисторах с одновременным обеспечением высоких скоростей перезар да емкостей 33 и 34, шунтирующих эмиттерные переходы транзисторов 1 и 2 и, как следствие, приводит к форсированному

5 запиранию этих транзисторов. Задержка открывани  силовых транзисторов 1 и 2, св занна  с конечным временем зар да конденсатора 33 или 34 через резистор 9 и форсированное закрывание указанных

0 транзисторов из-за быстрого перезар да этих конденсаторов напр жени ми противоположной пол рности, существующими на движках резисторов 16 и 17 относительно первого отвода обмотки 8 трансформатора 4, через малые выходные сопротивлени  эмиттерных повторителей на транзисторах 10 и 11 с одновременным уменьшением скорости нарастани  напр жений на коллекторах транзисторов 1 и 2, вследствие их шунтировани через диоды 27, 28 цепочкой

Claims (1)

1. Формула изобретения Двухтактный транзисторный преобразователь напряжения, содержащий сило- 30 вые транзисторы, эмиттеры которых подсоединены к первому входному выводу, коллекторы подсоединены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которой 35 подсоединен к второму входному выводу, дроссель насыщения, диоды, отличающ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения радиопомех путем уменьшения выбросов напряжения на 40 коллекторах силовых транзисторов и обеспечения симметрии работы выходного трансформатора, введены переключающий трансформатор, два дополнительных транзистора и диоды в их силовых и управля- 45 ющих цепях, конденсаторы, шунтирующие управляющие переходы силовых транзисторов, узел начального запуска, причем первичная обмотка указанного переключающего трансформатора подключе- 50 на одним выводом к первому отводу обмотки обратной связи выходного трансформатора, один из крайних выводов которой подключен через первый резистор к другим выводам первичной обмотки переключающего трансформатора и к эмиттерам указанных дополнительных транзисторов разного типа проводимости, а также через второй резистор - к базам этих транзисторов, между первым и вторым отводами обмотки обратной связи выходного трансформатора включены крайние выводы, двух подстроечных резисторов, средние выводы которых подключены через первый и второй диоды к одному выводу дросселя насыщения, другой вывод которого подключен к базам указанных дополнительных транзисторов, коллекторы которых через третий и четвертый диоды подключены к другому крайнему выводу обмотки обратной связи*выходного трансформатора, крайние выводы первичной обмотки которого подключены через пятый и шестой диоды узла начального запуска, содержащего, кроме того, цепочку из параллельно соединенных третьего резистора и первого конденсатора, подключенных первыми выводами к второму входному выводу; вторыми выводами - к точкам соединения пятого и шестого диодов, а также через цепочку из последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов - к базе запускающего транзистора, причем точка соединения четвертого и пятого резисторов соединена через второй конденсатор с эмиттером запускающего транзистора и с вторым входным выводом, переход эмиттербаза запускающего транзистора зашунтирован седьмым диодом, коллектор этого транзистора соединен через шестой резистор со средним выводом вторичной обмотки переключающего трансформатора и через цепочку из параллельно соединенных третьего конденсатора и восьмого диода - с эмиттерами силовых транзисторов? базы которых подключены к крайним выводам вторичной обмотки переключающего трансформатора и к первым выводам четвертого и пятого конденсаторов, вторые выводы которых объединены и подключены к эмиттерам силовых транзисторов. .