SU733095A1

SU733095A1 - Voltage pulser

Info

Publication number: SU733095A1
Application number: SU752098276A
Authority: SU
Inventors: Борис Александрович Глебов
Original assignee: За витель
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1975-01-16
Publication date: 1980-05-05

Description

Изобретение относитс к радиотехнической промышленности и может быть использовано в устройствах автоматики, телемеханики и других устройствах подобного назначени . Известен формирователь импульсов напр жени , содержащий ключевой транзистор , который определ ет момент отпирани основного транзистора блокинг-генератора, который затем поддерживаетс в состо нии насыщени за счет действи положительной обратной св зи 1. Недостатком такого формировател вл ютс большие потери энергии в основном транзисторе и трансформаторе. Это объ сн етс тем, что рост тока намагничивани трансформатора занимает по продолжительности значительную часть времени открытого состо ни основного транзистора . Поэтому выход его из состо ни насыщени происходит постепенно. Известно , что с уменьшением степени насыщени транзистора на нем возрастает падение напр жени . Следовательно, при значительной продолжительности процесса выхода транзистора из состо ни насыщени на нем возрастает среднее за период падение напр жени , а, значит, растут потери энергии. Кроме того, выход силового транзистора из насыщени за счет роста тока намагничивани трансформатора практически означает , что этот ток возрастает до значительной величины к моменту запирани (обычно более половины тока нагрузки), а это ведет к значительным потер м энергии в сердечнике трансформатора. Известен формирователь импульсов напр жени , наиболее близкий по технической сущности к данному изобретению, который содержит силовой транзистор и трансформатор с первичной и вторичной обмотками в коллекторной и базовой цеп х силового транзистора соответственно, вторична обмотка трансформатора выполнена двухсекционной , и с базой силового транзистора св зана обща точка двух секций вторичной обмотки , последовательно с первой секцией вторичной обмотки включен первый диод , а последовательно со второй секцией вторичной обмотки включен второй диод 2. В этом устройстве транзистор силовой может отпиратьс действием сигнала, передаваемого через диод на обмотку обратной св зи, и затем поддерживатьс в открытом состо нии действием цепи положительной обратной св зи. Недостатком такого формировател вл етс то, что запирание силового транзистора происходит не за счет энергии внешнего сигнала управлени , а.за счет постепенного уменьшени базового тока силового транзистора, вызванного зар дом конденсатора , св зывающего базу силового транзистора с общей точкой двух секций вторичной обмотки трансформатора. Цель изобретени - уменьшение потерь мощности по цепи запирани силового транзистора . Поставленна цель достигаетс тем, что в формирователе импульсов обща точка двух секций вторичной обмотки соединена с базой силового транзистора непосредственно , первый вывод вторичной обмотки через первый диод подключен к эмиттеру силового транзистора, второй вывод вторичной, обмотки через второй диод соединен с коллектором ключевого транзистора, первый и второй диоды, соединенные последовательно со вторичной обмоткой, включены в одном направлении, у ключевого транзистора один вывод базоэмиттерного перехода соединен с источником управл ющего сигнала и второй вывод гальванически св зан с эмиттером силового транзистора. С источником управл ющего сигнала соединен эмиттер ключевого транзистора, а его база св зана с эмиттером силового транзистора через резистор. С источником входного сигнала соединена база ключевого транзистора, а его эмиттер св зан с эмиттером силового транзистора через источник запирающего смещени . На чертеже приведена принципиальна cxeiMa формировател импульсов напр жени . Формирователь импульсов напр жени содержит силовой транзистор 1, базоэмиттерный переход которого зашунтирован резистором 2, трансформатор 3 с обмотками 4, 5 и 6 в коллекторной и базовой цеп х силового транзистора 1, диоды 7 и 8 и ключевой транзистор 9, подключенный эмиттером к источнику 10 запускающих ммпульсов, потенциал которых вл етс запирающим дл силового транзистора , а базой через резистор 11 - к общей шине, причем средний вывод базовых обмоток 5 и 6 через диод 7 - к общей шине, образу при этом цепь положительной обратной св зи, второй вывод базовой обмотки 5 через диод 8 соединен с коллектором ключевого транзистора 9, при этом диоды 7 и 8 включены в одном направлении. Формирователь работает следующим образом . После отпирани силового транзистора 1, которое может быть вызвано, например, действием входного импульса, поступающего на базу транзистора 1, последний поддерживаетс в открытом состо нии за счет тока положительной обратной св зи, задаваемого в базу обмоткой 6. Если пренебречь величиной тока намагничивани траисформатора 3 в сравнении с током нагрузки, что технически легко рализуемо, учитыва , что запирание транзистора 1 происходит не за счет роста тока намагничивани , то током положительной обратной св зи транзистор 1 поддерживаетс в состо нии насыщени при одном и том же отношении тока коллектора к току базы независимо от нагрузки . Величина этого отношени определ етс коэффициентом трансформации обмоток 4 и 6. Отрицательный импульс на выходе источника запускающих импульсов через ключевой элемент 9 и диод 8 прикладываетс к последовательно соединенным обмотке 5 и пере.ходу база-эмиттер транзистора 1. Действие отрицательного импульса вызывает перемену пол рности напр жений на обмотках трансффматора, и поэтому диод 7 цепи положительной обратной св зи запираетс , и ток положительной обратной св зи снижаетс до нул . Вместо него через последовательно соединенные ключевой элемент 9, диод 8 и обмотку 5 в базу транзистора 1 поступает отрицательный ток, причем его величина , независимо от тока нагрузки, пропорциональна коллекторному току транзистора I, а коэффициентом пропорциоиальности служит отношение чисел витков обмоток 4 и 5. Таким образом, в схеме автоматически обеспечиваетс ограничение тока , отбираемого от источника 10 запускающих импульсов, причем уровень ограничени автоматически поддерживаетс пропорциональным току нагрузки, что снижает потери в цепи запирани при малых токах нагрузки . Превышение отрицательной амплитуды напр жени импульса над суммой падени напр жени на ключевом элементе 9, диоде 8 и переходе база-эмиттер транзистора 1 во врем процесса его запирани не вызывает дополнительных потерь энергии в цепи запирани , так как излишек напр жени прикладываетс к обмотке 5 и трансформируетс в коллекторную обмотку 4, причем пол рность возникающего на этой обмотке напр жени совпадает с пол рностю напр жени источника питани . Это означает, что энерги от источника запускающих импульсов 8 за вычетом потерь в ключевом элементе 9, диоде 8 и переходе база-эмиттер транзистора 1 во врем процесса его запирани передаетс в нагрузку, а не тер етс . Как только произойдет запирание транзистора 1 и его коллекторный ток спадетThe invention relates to the radio industry and can be used in automation devices, telemechanics and other devices of similar purpose. A voltage pulse shaper is known which contains a key transistor which determines the moment of unlocking the main transistor of the blocking oscillator, which is then maintained in the saturation state due to the action of positive feedback 1. The disadvantage of such a former is the large energy losses in the main transistor and transformer . This is due to the fact that the increase in the magnetizing current of the transformer lasts for a considerable part of the time of the open state of the main transistor. Therefore, its exit from the saturation state occurs gradually. It is known that as the degree of saturation of the transistor on it decreases, the voltage drop increases. Therefore, with a significant duration of the process of the transistor output from the saturation state, the average voltage drop during the period increases, and, therefore, the energy losses increase. In addition, the output of the power transistor from saturation due to an increase in the magnetizing current of the transformer practically means that this current increases to a significant value by the time of latching (usually more than half the load current), and this leads to significant energy losses in the transformer core. A voltage pulse former that is closest in technical essence to the present invention is known, which comprises a power transistor and a transformer with primary and secondary windings in the collector and base circuits of the power transistor, respectively, the secondary winding of the transformer is made in two sections, and the common transistor base is connected the point of two sections of the secondary winding, in series with the first section of the secondary winding, is connected the first diode, and in series with the second section of the secondary winding in for prison second diode 2. In this apparatus, the power transistor can otpirats response to a signal transmitted via a diode to the feedback winding, and then maintained in an open circuit state action positive feedback. The disadvantage of such a driver is that the locking of the power transistor is not due to the energy of the external control signal, but due to the gradual decrease in the base current of the power transistor caused by the charge of the capacitor connecting the base of the power transistor to the common point of the two sections of the secondary winding of the transformer. The purpose of the invention is to reduce power losses in the circuit of locking the power transistor. The goal is achieved by the fact that in a pulse shaper a common point of two sections of the secondary winding is connected directly to the base of the power transistor, the first output of the secondary winding is connected through the first diode to the emitter of the power transistor, the second output of the secondary winding is connected to the collector of the key transistor, the first and the second diodes connected in series with the secondary winding are connected in the same direction, for the key transistor one output of the base-emitter junction is connected to the source The control signal and the second terminal are galvanically connected to the emitter of the power transistor. The emitter of the key transistor is connected to the source of the control signal, and its base is connected to the emitter of the power transistor through a resistor. The base of the key transistor is connected to the input source, and its emitter is connected to the emitter of the power transistor through a source of blocking bias. The drawing shows the principal cxeiMa voltage pulse former. The voltage pulse shaper contains a power transistor 1, whose baso-emitter junction is shunted by a resistor 2, a transformer 3 with windings 4, 5 and 6 in the collector and base circuits of the power transistor 1, diodes 7 and 8 and a key transistor 9 connected by an emitter to the source 10 triggering mm pulses, the potential of which is blocking for the power transistor, and the base through the resistor 11 to the common bus, and the average output of the base windings 5 and 6 through the diode 7 to the common bus, thus forming a positive feedback circuit, the second A output of the base winding 5 through the diode 8 is connected to the collector of transistor 9, and the diodes 7 and 8 are included in one direction. The shaper works as follows. After unlocking the power transistor 1, which may be caused, for example, by the action of an input pulse arriving at the base of transistor 1, the latter is kept in the open state by a positive feedback current set to the base by winding 6. If the magnetisation current of the transformer 3 is neglected in comparison with the load current, which is technically easy to implement, considering that the locking of the transistor 1 is not due to an increase in the magnetizing current, the positive feedback current of the transistor 1 is maintained saturation state at one and the same ratio of the current collector to base current independently of the load. The magnitude of this ratio is determined by the transformation ratio of the windings 4 and 6. A negative pulse at the output of the source of triggering pulses through the key element 9 and diode 8 is applied to the series-connected winding 5 and the base-emitter junction of the transistor 1. The effect of the negative pulse causes a polarity reversal on the windings of the transfmator, and therefore the diode 7 of the positive feedback circuit is blocked, and the current of the positive feedback decreases to zero. Instead, through a serially connected key element 9, a diode 8 and a winding 5, the base of transistor 1 receives a negative current, and its value, regardless of the load current, is proportional to the collector current of transistor I, and the proportion ratio of the windings 4 and 5 is proportional to. Thus, the circuit automatically provides for the limiting of the current drawn from the source of 10 trigger pulses, and the limiting level is automatically maintained proportional to the load current, which reduces the Lock the circuit at low load currents. Exceeding the negative amplitude of the pulse voltage over the sum of the voltage drop at the key element 9, diode 8 and the base-emitter junction of transistor 1 during the process of its latching does not cause additional energy losses in the latching circuit, as excess voltage is applied to the winding 5 and transformed to the collector winding 4, the polarity of the voltage arising on this winding coincides with the polarity of the power supply source. This means that the energy from the source of the triggering pulses 8 minus the losses in the key element 9, the diode 8 and the base-emitter junction of transistor 1 during the process of its locking is transferred to the load, but not lost. As soon as transistor 1 is locked and its collector current drops

до нул , потребление тока от источника 10 запускающих импульсов также снижаетс до, нул , так как ток обмотки 5 после запирани транзистора 1 определ етс величиной магнитной энергии, накопленной в трансформаторе 3 за врем открытого состо ни транзистора 1.to zero, the current consumption from the source of 10 triggering pulses is also reduced to zero, since the current of the winding 5 after the transistor 1 is locked is determined by the amount of magnetic energy accumulated in the transformer 3 during the open state of transistor 1.

Таким образом, во-первых, потери энергии в коллекторной цепи транзистора 1 в предлагаемом устройстве незначительны, поскольку степень насыщени его остаетс практически неизменной в течении всего времени , пока он работает в режиме насыщени . Запирание транзистора 1 осуществл етс форсированно (отрицательным током базы), и поэтому незначительны коммутационные потери. Во-вторых, незначительны потери в цепи запирани , так как энерги от источника 10 запускающих импульсов отбираетс автоматически только в течение времени, необходимом дл запирани транзистора 1, а в течение этого времени потери обусловлены протеканием тока отрицательной обратной св зи, пропорционального току нагрузки , через вентильные элементы цепи запирани , падени напр жени на которых незначительны .Thus, firstly, the energy losses in the collector circuit of transistor 1 in the proposed device are insignificant, since its degree of saturation remains almost unchanged during the entire time that it operates in the saturation mode. The locking of the transistor 1 is forced (negative base current), and therefore switching losses are insignificant. Secondly, the losses in the locking circuit are insignificant, since the energy from the source of 10 triggering pulses is taken out only for the time required to lock the transistor 1, and during this time the losses are due to the flow of negative feedback proportional to the load current through the valve elements of the circuit are locked, the voltage drops on which are insignificant.

За врем протекани тока нагрузки через коллекторную обмотку 4 в трансформаторе 3 накапливаетс энерги магнитного пол . После запирани транзистора 1 эта энерги рассеиваетс . При этом возникают обратные напр жени на обмотках 4, 5 и б, которые облокированы запертыми соответственно транзистором 1, диодом 7 и диодом 8.During the flow of the load current through the collector winding 4 in the transformer 3, the magnetic field energy is accumulated. After the transistor 1 is locked, this energy is dissipated. In this case, reverse voltages occur on the windings 4, 5 and b, which are enclosed by a transistor 1, a diode 7 and a diode 8 which are locked, respectively.

Запертое состо ние транзистора 1 после действи отрицательного импульса поддерживаетс за счет присутстви низкоомного резистора 2 параллельно базо-эмиттерному переходу транзистора 1.The locked state of transistor 1 after the action of a negative pulse is maintained due to the presence of a low-resistance resistor 2 parallel to the base-emitter junction of transistor 1.

Принцип действи устройства не измен етс , если с источником сигнала управлени соединить базу силового транзистора 9, а его эмиттер подключить к эмиттеру силового транзистора 1 через источник запирающего смещени . В этом случае запирание силового транзистора 1 будет производитьс не энергией источника управл ющего сигнала , а энергией источника запирающего смещени .The principle of the device does not change if the base of the power transistor 9 is connected to the source of the control signal, and its emitter is connected to the emitter of the power transistor 1 through the source of the blocking bias. In this case, the locking of the power transistor 1 will be effected not by the energy of the source of the control signal, but by the energy of the source of the blocking bias.

Claims

1. A voltage pulse shaper containing a power transistor and a transformer with primary and secondary windings in the collector and base circuits of the power transistor, respectively, the secondary winding of the transformer is made in two sections, and the common point of the two secondary windings is connected to the base of the power transistor the first diode is turned on by the secondary section, and a second diode is connected in series with the second section of the secondary, characterized in that, in order to reduce power losses The common point of two sections of the secondary winding is connected to the base of the power transistor directly, the first output of the secondary winding is connected through the first diode to the emitter of the power transistor, the second output of the secondary winding is connected to the collector of the key transistor, the first and second diodes are connected in series with the secondary windings are connected in one direction, at the switch of the 1st transistor one of the outputs is bazoemit, the ternary junction is connected to the source of the control signal and the second output is galvanically connected the emitter of the power transistor.

2. The device according to claim 1, characterized in that the emitter of the key transistor is connected to the control signal source, and its base is connected to the emitter of the power transistor through a resistor.

3. The device according to claim 1, characterized in that the base of the key transistor is connected to the input source, and

its emitter is connected to the emitter of the power transistor through a source of blocking bias.

Sources of information taken into account in the examination

1. E. S. Graver. Key Current Voltage Regulators, M., “Energie, 1970, p. 113, fig. 6.6.

2. Blocking-generators on transistors. Automation Library, vol. 462, 1972, p. 29, fig. 1 -10 (prototype).

iO

I