SU1462454A1

SU1462454A1 - Однотактный преобразователь посто нного напр жени

Info

Publication number: SU1462454A1
Application number: SU874270172A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Ильич Кашуба; Владимир Тихонович Неретин; Александр Иванович Пономарев; Лариса Гавриловна Урусова
Original assignee: Грозненское Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика"
Priority date: 1987-04-29
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1989-02-28

Abstract

Изобретение относитс к злек- тротехиике и может быть использовано в источниках вторичного -злектропита- ни систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Цель - повышение надежности путем устранени перегрузки силового транзистора по току при запуске на короткозамкнутую нагрузку. Устр-во содержит трансформатор 1, вторична обмотка которого соединена через диод 3 с выходными выводами, шунтированными кенденсатором 4, Первична обомотка трансформатора 1 включена последовательно с силовым транзистором 6 между входными выводами. При поступлении импульса с генератора 16 синхроимпульсов RS-триггер 9 приходит в нулевое состо ние и запирает шунтирующий транзистор 7. Одновременно синхроимпульс через элемент задержки 15 и резисторы 13, 14 поступает.на базу силового транзистора 6 и отпира- ет его. Обмотка обратной св зи 17 поддерживает силовой транзистор 6 в f открытом состо нии с момента насьще- ни сердечника трансформатора 1, после чего происходит запирание силового транзистора 6 и начинаетс процесс передачи энергии, накопленной

Description

1

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитани систем радиотехники, авто матики и вычислительной техники.

Целью изобретени вл етс повышение надежности однотактного преобразовател посто нного напр жени путем устранени перегрузки силового транзистора по току при запуске на короткозамкнутую нагрузку.

На фиг. приведена электрическа схема однотактного преобразовател ; на фиг.2 - временные диаграм№1 на- пр жений и токов.

Однотактный преобразователь посто нного напр жени содержит трансформатор 1, вторична обмотка 2 кото рого соединена через диод 3 с выходными выводами, шунтированными конденсатором 4, а первична обмотка 5 включена между входным выводом и коллектором силового транзистора 6, параллельно базо-эмиттерному переходу которого включен шунтирующий транзистор 7, база которого соединена через первый резистор 8 с выходом RS-триггера 9, S-вход которого шунти рован вторым резистором 10 и стабилитроном 11 и соединен через последовательную RS-цепь 12-с коллектором силового транзистора 6, база которого соединена через третий 13 и четвертый 14 резисторы с выходом элемента 15 задержки, вход которого присоединен к R-входу триггера 9 и к выходу генератора 16 синхроимпульсов , при этом обмотка 17 обратной св зи трансформатора 1 включена между соединени третьего 13 и

O

5

о 5 о

5

0

четвертого 14 резисторов и эмиттером силового транзистора 6.

Однотактный преобразователь работает следующим образом..

На вход элемента 15 задержки от генератора 16 синхроимпульсов Подаютс короткие импульсы, синхронизирующие работу преобразовател .

В исходном состо нии силовой транзистор 6 закрыт, триггер 9 установлен в единичное состо ние, т.е. на его выходе высокий уровень напр жени . Благодар этому шунтирующий транзистор 7 открыт и шунтирует базо-эмиттерный переход силового транзистора 6, поддержива его в закрытом состо нии, независимо от колебаний напр жений на обмотке 17 обратной св зи. При поступлении синхроимпульса от генератора 16 по переднему его фронту триггер 9 устанавливаетс в нулевое состо ние. На его выходе устанавливаетс нулевой уровень напр жени . Транзистор 7 закрываетс и перестает шунтировать базо- эмиттерный переход транзистора 6. Входной синхронизирующий импульс поступает также на вход элемента 15 задержки . По истечении инте рвала времени (3-5 мкс), установленного элементом 15 задержки, импульс высокого уровн с его выхода через резистор

14подаетс на обмотку 17 обратной св зи и через резистор 13 - на базу транзистора 6. В начальный момент действи импульса на выходе элемента

15задержки сток через обмотку 17

св зи не идет из-за достаточной ее индуктивности. Т.Е. в этот момент времени обмотка 17 практически не шунтирует резистор 13 и весь ток

импульса с выхода элемента 15 задержки течет через резисторы 13, 14 и переход база - эмиттер транзистора 6,

Транзистор 6 открываетс , и пер-., вична обмотка 5 трансформатора 1 оказываетс подключенной к первичному источнику питани .. На обмотке 17 обратной св зи наводитс ЭДС такой пол рности, что она складываетс с напр жением синхроимпульса и еще больше способствует отпиранию транзистора 6. В первичной обмотке 5 начинает нарастать ток, который протекает через переход коллектор - . эмиттер транзистора 6. После окончани действи синхроимпульса транзистор 6 остаетс в открытом .состо нии за счет ЭДС на обмотке 17 обратной св зи. При этом ток базы транзистора

6ограничиваетс резистором 13. ЭДС на обмотке 2 имеет такую пол рность, что диод 3 закрыт. В трансформаторе

1 накапливаетс энерги . При дости-. жении тока через обмотку 5 величины, соответствующей насыщению магнито- провода трансформатора 1, происходит сначало уменьшение ЭДС на обмотке 17, а затем и изменение ее пол рног сти. Происходит запирание транзистора 6, на его коллекторе возрастает напр жение. Это напр жение через последовательную RS-цепь 12 подаетс на вход S триггера 9, который переключаетс в единичное состо ние, что приводит к отпиранию транзистора

7и шунтированию базо-эмиттерного перехода транзистора 6. При этом-на начале обмотки 2 создаетс минус,

а на ее конце плюс, -диод 3 открываетс и происходит зар д конденсатора 4. Накопленна в трансформаторе 1 энерги передаетс в нагрузку.. Ток в катушке 2 постепенно уменьшаетс .

Когда ЭДС обмотки 2 становитс . меньше Зиапр жени на конденсаторе 4, диод 3 закрываетс и в трансформаторе .1 ..возникают высокочастотные колебани , обусловленные индуктивност ми его обмоток и емкост ми диода 3 и транзистора 6. Однако преобразователь напр жени на может перейти в автогенераторный режим на высоких частотах, так как базо-эмиттерный переход транзистора 6 щунтируетс открытым транзистором 7.

Диаграмма фиг.2 а показывает по- отупление запускающих синхроимпуль

, 30

;

сов с выхода генератора 16. На диа грамме фиг.25 показано, как мен етс выходное напр жение триггера 9, который переключаетс в нулевое состо ние по переднему фронту входного синхроимпульса.

Триггер 9 возвращаетс в единичное состо ние (фиг. 2) положительным

10 выбросом напр жени на коллекторе транзистора 6 при его запирании (фиг.2). На диаграмме фиг.2Ь пока- V залы запускающие синхроимпульсы на выходе элемента 15 задержки. Величи15 на времени задержки элемента 15 задержки устанавливаетс такой, чтобы запускающий импульс на его выходе по вл лс после переключени триггера 9 в нулевое состо ние и после пол20 ного закрыти шунтирующего транзистора 7.

По переднему фронту запускающего импульса (фиг. 2 ),поступающего с выхода элемента 15 задержки, начина25 ет нарастать напр жение на обмотке 17 (фиг.2 ). По мере нарастани тока в обмотке 17 напр жение на ней начинает падать. По истечении времени задержки включени транзистора 6 он открываетс и к обмотке 5 прикладываетс полное напр жение питани . В результате на обмотке 17 напр жение возрастает до максимального за- чени , которое и удерживает транзистор 6 в открытом состо нии. Ток кол. лектора транзистора 6 начинает возрастать (фиг. .2е).

Напр жение на обмотке 2 принимает отрицательное значение (фиг. 2), 40 диод 3 заперт и в трансформаторе 1 происходит накопление энергии. По мере насьпцени серденника трансформатора 1 напр жение на обмотке 17 начинает падать (фиг. 2г), транзис- лс тор 6 начинает перекрыватьс ,а напр жение на его коллекторе возрастать (фиг. 2q). Затем транзистор 6 полностью закрываетс и напр жение на его коллекторе резко возрастает. На- CQ пр жение на обмотке 17 становитс

отрицательным (фиг. 2г), а на обмотке 2 - положительным (фиг. 25к). При этом накопленна в трансформаторе 1 энерги через обмотку 2 и диод 3 передаетс в конденсатор 4 и нагрузку .

Когда энерги , запасенна в трансг форматоре 1, уменьшитс до такой . величины, что нап1 жение на обмотке

35

55

2 станет меньше напр жени на кон- ; денсаторе 7, диод 3 запираетс и в трансформаторе возникают высоко- ча стотные колебани . Частота этих колебаний обуславливаетс индуктивностью обмоток 2, 5 и 17, их межвит- ковыми емкост ми, а также емкостью .коллекторного перехода закрытого I транзистора 6, Высокочастотные коле- i бани напр жений на обмотке 17 I (фиг.2;1) не могут привести к вклю ь чению силового транзистора 6, так как открыт шунтирующий транзистор 7 напр жением, поступающим с выхода триггера 9 (фиг. 25). При этом преобразователь напр жени находитс в режиме ожидани . При поступлении следующего синхронизирукщего импульса все процессы в преобразователе напр жени повтор ютс .

Стабилитрон 11 ограничивает выбросы напр жени на входе S триггера 9. Если вход S используемого триггера не боитс повышенных входных напр жений, то стабилитрон 11 может быть исключен из схемы или заменен диодом. Резисторы 14 и 8 ограничивают выходные токи элемента 15 задержки и триггера 9, Если выходные сопротивлени триггера 9 и элемента 15 задержки имет соответствующие значени , то сопротивлени резисторов 14 и 8 может быть равно нулю. При выборе триггера 9 с соответствующими характеристиками и определенном напр жении питани резистор 10 может быть исключен из схемы, а сопротивление резистора RS-цепи 12 может быть равно нулю.

Врем задерлп и элементом 15 за- жержки устанавливаетс равным или больше времени;сзадержки распространени импульса в триггер 9 и времени запирани транзистора 7. Если врем задержки импульса синхронизации.элементом 15 задержки будет меньше, ток моменту прихода переднего фронта запускающего импульса с выхода элемента 15 задержки на базу транзистора 6 шунтирующий транзистор 7 еще будет открыт и будет шунтировать базо-эмиттерный переход транзистора

все в большей степени станет шунтировать переход база - эмиттер транзистора 6. В результате к моменту

g запирани шунтирующего транзистора 7 ток, протекающий через резистор 13 и переход база - эмиттер транзистора 6, становитс недостаточным дл его отпирани и запуска преобра10 зовател .

При коротком замыкании в нагрузке зат гиваетс врем передачи энергии из трансформатора 1 через обмотку 2 и АНОД 3 в цепь нагрузки. В резуль15 тате этого при поступлении некоторых синхронизирующих импульсов диод 3 находитс еще в открытом состо нии, индуктивность обмотки 17 в эти моменты времени резко уменьшаетс и она

20 настолько шунтирует переход база - эмиттер транзистора 6, что запуск преобразовател не происходит. Только после запирани диода 3 происходит запуск преобразовател . При этом

25 не происходит увеличение импульсного коллекторного тока транзистора 6. В случае короткого замыкани в обмотках трансформатора 1 преобразователь вообще не запускаетс . Это

30 происходит потому, что при этом резко падает индуктивность обмотки 7 и усиливаетс ее шунтирукхцее действие базо-эмиттерного перехода транзистора 6. Это свойство преобра35 зовател повышает его надежность.

Claims

Формула изобретени

Однотактный преобразователь пос- 40 то нного напр жени , содержащий

трансформатор, вторична обмотка которого соединена через выпр мительный диод с выходными выводами, шунтированными конденсатором, а первич- 45 на обмотка включена между первым выводом.и коллектором силового транзистора , эмиттер которого присоедине к второму входному выводу, - - к коллектору шунтирующего транзисто- 50 Р эмиттер KOTOpqro подключен к

вт орому входному выводу, а база соединена через первый резистор с выходом RS-триггера, R-вход которого присоединен к выходу генератора

6. Запуск преобразовател не произой- gg синхроимпульсов, последовательна . дет, потому что с течением времени RC-цепь, второй и третий резисторы,

действи импульса с выхода элементаотличающийс тем, что,

15 задержки будет нарастать ток Е:с целью повьш1ени надежности путем

обмотке 17 обратной св зи, котора устранени перегрузки силового транвсе в большей степени станет шунтировать переход база - эмиттер транзистора 6. В результате к моменту

запирани шунтирующего транзистора 7 ток, протекающий через резистор 13 и переход база - эмиттер транзистора 6, становитс недостаточным дл его отпирани и запуска преобразовател .

При коротком замыкании в нагрузке зат гиваетс врем передачи энергии из трансформатора 1 через обмотку 2 и АНОД 3 в цепь нагрузки. В результате этого при поступлении некоторых синхронизирующих импульсов диод 3 находитс еще в открытом состо нии, индуктивность обмотки 17 в эти моменты времени резко уменьшаетс и она

настолько шунтирует переход база - эмиттер транзистора 6, что запуск преобразовател не происходит. Только после запирани диода 3 происходит запуск преобразовател . При этом

не происходит увеличение импульсного коллекторного тока транзистора 6. В случае короткого замыкани в обмотках трансформатора 1 преобразователь вообще не запускаетс . Это

происходит потому, что при этом резко падает индуктивность обмотки 7 и усиливаетс ее шунтирукхцее действие базо-эмиттерного перехода транзистора 6. Это свойство преобразовател повышает его надежность.

Формула изобретени

Однотактный преобразователь пос- то нного напр жени , содержащий

трансформатор, вторична обмотка которого соединена через выпр мительный диод с выходными выводами, шунтированными конденсатором, а первич- на обмотка включена между первым выводом.и коллектором силового транзистора , эмиттер которого присоединен к второму входному выводу, - - к коллектору шунтирующего транзисто- Р эмиттер KOTOpqro подключен к

вт орому входному выводу, а база соединена через первый резистор с выходом RS-триггера, R-вход которого присоединен к выходу генератора

зистора по току при запуске на корот- козамкнутую нагрузку, введен элемент . задержки, стабилитрон, оомотка.обратной св зи и четвертый резистор, включенный между к 1ходом элемента задержки и первым выводом обмотки обратной св зи, второй вывод которой присоединен к второму входному выводу, при

этом вход элемента задержки присоединен к R-входу RS-триггера, S-вход которого, шунтированньй вторым резистором и стабилитроном, соединен через КС-цепь с коллектором силового транзистора, база которого соеди- нена через третий резистор с- первым выводом обмотки обратной св зи.

О

0

1

Составитель В.Ежов Редактор 0.Спесивых Техред А. Кравчук Корректор Л.Зайцева

Заказ 733/54

Тираж 645

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

п

п

t t

л/

ZZt

)л

Фи2.2

Подписное