SU1336172A1

SU1336172A1 - Single-cycle voltage converter

Info

Publication number: SU1336172A1
Application number: SU853953578A
Authority: SU
Inventors: Борис Сергеевич Сергеев; Владимир Иванович Головин
Original assignee: Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1985-09-17
Publication date: 1987-09-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и М. б. использовано в системах- вторичного электропитани дл преобразовани и регулировани посто нного напр жени . Цель - повышение надежности путем улучшени запирани силового транзистора. Устр-во содержит силовой транзистор I, зашунтированный демпфируюш,ей цепью 2. В коллекторную цепь силового транзистора I включен трансформатор тока 3. Выключающа обмотка трансформатора тока 3 соедин ет базу силового транзистора 1 с входным выводом через выключающий транзистор 6. Включающа обмотка соединена через включающий диод 7, запирающий конденсатор 10 и зар дный диод 11 с упом нутым входным выводом. Шунтирующий транзистор 13, замыкающий базоэмиттерный переход силового транзистора 1 в моменты его запирани , резко уменьшает величину сопротивлени цепи базы. Трансформатор тока 3 осуществл ет положительную обратную св зь токов коллектора и базы силового транзистора 1. 1 ил. (Л со со OD гоThe invention relates to electrical engineering and M. b. used in secondary power supply systems for converting and regulating constant voltage. The goal is to increase reliability by improving the lockup of the power transistor. The device contains a power transistor I, shunted by damping, it has a circuit 2. The current transformer 3 is connected to the collector circuit of the power transistor I. The turn-off winding of the current transformer 3 connects the base of the power transistor 1 to the input terminal through the turn-off transistor 6. The turn-on winding is connected via the turn-on a diode 7, a blocking capacitor 10, and a charging diode 11 with said input terminal. The shunt transistor 13, which closes the base-emitter junction of the power transistor 1 at the moments of its locking, sharply reduces the resistance value of the base circuit. The current transformer 3 provides positive feedback to the collector currents and the base of the power transistor 1. 1 sludge. (L with co OD th

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани дл преобразовани и регулировани (стабилизации) посто нного напр жени .The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply systems for converting and regulating (stabilizing) a constant voltage.

Цель изобретени - повышение надежности путем улучшени запирани силового транзистора.The purpose of the invention is to increase reliability by improving the locking of the power transistor.

На чертеже приведена схема преобразовател напр жени .The drawing shows a voltage converter circuit.

Преобразователь напр жени содержит силовой транзистор 1 с демпфируюпдей цепью 2, подключенной параллельно его силовым электродам. В коллекторную цепь транзистора 1 включена первична обмоткаThe voltage converter contains a power transistor 1 with a damping circuit 2 connected in parallel with its power electrodes. The primary winding is included in the collector circuit of transistor 1

тора высокий потенциал, идет базовый ток, определ емый сопротивлением третьего резистора 15. Поскольку коллекторный ток силового транзистора отсутствует, энерги , накопленна ранее в индуктивности первич- ной обмотки силового трансформатора цепи нагрузки 4, отдаетс на выход и под- зар д фильтрующего конденсатора. Так как включающий транзистор 8 заперт, запирающий конденсатор 10 зар жен от источника 10 питани пол рностью, показанной на схеме.A high potential, a base current, determined by the resistance of the third resistor 15, goes. Since the collector current of the power transistor is absent, the energy previously accumulated in the inductance of the primary winding of the power transformer of the load circuit 4 is transferred to the output capacitor of the filter capacitor. Since the switching transistor 8 is locked, the locking capacitor 10 is charged from the power source 10 by the polarity shown in the diagram.

При поступлении положительного импульса на вход ивкл открываетс включающий транзистор 8. Зар женный запирающий конденсатор разр жаетс отрицаWK трансформатора 3 тока и нагрузка 4. тельным напр жением на базоэмиттерныйWhen a positive impulse arrives at the input, the starting transistor 8 opens. The charged closing capacitor discharges the negative WK of the current transformer 3 and the load 4. the base voltage to the base-emitter

Дл примера демпфирующа цепь 2 изображена в виде резистивно-емкостной цепочки , а нагрузка 4 - в виде выходной цепи одноконтактного преобразовател с обпереход шунтирующего транзистора 13 и вызывает его форсированное запирание. Коллекторным током включающего транзистора 8, сформированным включающимFor an example, the damping circuit 2 is depicted as a resistive-capacitive circuit, and the load 4, as the output circuit of a single-contact converter, with the bypass of the shunt transistor 13 and causes its forced locking. The collector current of the turning on transistor 8, formed including

ратным включением диода. Выключающа 20 резистором 9, открываетс силовой транзисобмотка трансформатора 3 тока через вы-тор 1 и уменьшаетс потенциал на егоthe inclusion of a diode. Switching off 20 by resistor 9, the power transisobot of the transformer 3 is opened through the current through the torus 1 and the potential on its

ключающий диод 5 началом соединена сколлекторе. Это вызывает прекращение токаKey diode 5 beginning connected to the collector. This causes a cessation of current.

коллектором выключаюшего транзистора 6, ачерез третий резистор 15 и последующееswitch-off transistor 6 collector, alternately through the third resistor 15 and the subsequent

концом - с базой силового транзистора 1. Начало включающей обмотки того же транспосто нное (в пределах этого такта работы преобразовател ) запертое состо ние щунти30the end is with the base of the power transistor 1. The beginning of the switching winding of the same transposite (within the limits of this operation cycle of the converter) is the locked state of the bypass30

зистора 1 приводит в действие положительную обратную св зь коллекторной и включающей обмоток трансформатора 3 тока. При наличии положительного импульса тока достаточной амплитуды на входе UBM силовой транзистор 1 остаетс открытым и насыщенным.Pistor 1 drives positive feedback to the collector and turn-on currents of the current transformer 3. With a positive current pulse of sufficient amplitude at the input of the UBM, the power transistor 1 remains open and saturated.

форматора через включающий диод 7 под- 25 рующего транзистора 13. Открывание тран- ключено к коллектору включающего транзистора 8, через включающий резистор 9 - к первому тштающему входному выводу преобразовател + Е„ и через запирающий конденсатор 10 - к аноду зар дного дио- ла 11 и к первому выводу второго резистора 12. Катод зар дного диода 11 соединен с эмиттерами выключающего 6, шунтирующего 13, силового 1 транзисторов и с первым выводом первого резистора 14. База шунтирующего транзистора 13 подключена к точке соединени первого 14 и второго 12 резисторов и через третий резистор 15 - к коллектору силового транзистора 1. Эмиттер включающего транзистора 8 соединен с коллектором транзистораof the formatter through the switching diode 7 of the boosting transistor 13. Opening is switched to the collector of the turning on transistor 8, through the turning on resistor 9 to the first connecting input terminal of the converter + Е „, and through the blocking capacitor 10 to the charging diode anode 11 and to the first terminal of the second resistor 12. The cathode of the charging diode 11 is connected to the emitters of the switching off 6, shunt 13, power 1 transistors and the first terminal of the first resistor 14. The base of the shunt transistor 13 is connected to the junction of the first 14 and second 12 d stories and through the third resistor 15 - to the collector of power transistor 1. The emitter of the transistor comprising 8 is connected to the collector of transistor

тора 1. Базы включающего 8 и выключающего 6 транзисторов вл ютс входами противофазных импульсов управлени ивкл и ивыкл соответственно. Между началом включаюш,ей обмотки WBO и эмиттеромtorus 1. The bases of the on and 8 and off 6 transistors are the inputs of the antiphase control and on and off pulses, respectively. WBO and emitter wrap between start

По прошествии определенного времени по вл етс положительный импульс на входе ивыкл и исчезает импульс на входе UBK.I. Это вызывает запирание включающего транзистора 8 и, как следствие, зар д запирающего конденсатора 10 от источника питани через элементы 9 и И. Падение напр жени на зар дном диоде 11 недос13 и с базой силового транзис- 40 таточно, чтобы через делитель напр жени ,After a certain time, a positive input pulse appears and the output pulse disappears, and the input pulse UBK.I disappears. This causes the closing of the switching-on transistor 8 and, as a result, the charge of the blocking capacitor 10 from the power source through the elements 9 and I. The voltage drop across the charging diode 11 is not delayed 13 and with the base of the power transistor is enough to

состо щий из резисторов 12 и 14 (параллельно ему 15) открылс шунтирующий транзистор 13.consisting of resistors 12 and 14 (parallel to it 15) opened a shunt transistor 13.

По открытому транзистору 6 в базу силового транзистора 1 идет обратный ток, силового транзистора 1 включена цепь 16, 4i осуществл ющий рассасывание избыточныхThrough the open transistor 6, the reverse current flows into the base of the power transistor 1, the power transistor 1 turns on the circuit 16, 4i which dissipates the excess

предназначенна дл размагничивани сердечника трансформатора 3 тока.intended for demagnetization of the core of the current transformer 3.

Преобразователь напр жени работает следующим образом.The voltage converter operates as follows.

носителей в его структуре.carriers in its structure.

Этот ток вл етс обратным по отношению к ранее существовавшему пр мому базовому току вследствие соответствующегоThis current is inverse to the previously existing direct base current due to the corresponding

В исходном состо нии при запертом си- включени (обратного) обмоток включени In the initial state, when the switch-on (reverse) switch-on windings are locked

ловом транзисторе 1 включающий транзистор 8 заперт, так как на входе UBK.I отсутствует положительный импульс. Выключающий транзистор 6 может быть как закрыт, так и открыт - в зависимости от наличи положительного импульса на входе ивыкл. На исходное состо ние схемы это не вли ет. Шунтирующий транзистор 13 открыт, так как на коллекторе силового транзиси выключени , трансформатора 3 тока. Если импульс на входе Увыкл продолжаетс , то идет процесс рассасывани носителей . Обратный ток существует все врем , пока существует ток коллектора силового 55 транзистора.The switching transistor 1 is turned on by the switching transistor 8, since there is no positive pulse at the input of UBK.I. The switching transistor 6 can be both closed and open - depending on the presence of a positive pulse at the input and off. This does not affect the initial state of the circuit. The shunt transistor 13 is open, since there is a current transformer 3 on the collector of the power tranzi off. If the pulse at the Back-up time continues, then the process of resorption of the carriers takes place. Reverse current exists as long as the collector current of the power transistor 55 exists.

После окончани процесса рассасывани начинаетс формирование фронта коллекторного напр жени силового транзистора 1.After completion of the resorption process, the front of the collector voltage of the power transistor 1 begins to form.

тора высокий потенциал, идет базовый ток, определ емый сопротивлением третьего резистора 15. Поскольку коллекторный ток силового транзистора отсутствует, энерги , накопленна ранее в индуктивности первич- ной обмотки силового трансформатора цепи нагрузки 4, отдаетс на выход и под- зар д фильтрующего конденсатора. Так как включающий транзистор 8 заперт, запирающий конденсатор 10 зар жен от источника 0 питани пол рностью, показанной на схеме.A high potential, a base current, determined by the resistance of the third resistor 15, goes. Since the collector current of the power transistor is absent, the energy previously accumulated in the inductance of the primary winding of the power transformer of the load circuit 4 is transferred to the output capacitor of the filter capacitor. Since the switching transistor 8 is locked, the locking capacitor 10 is charged from the power source 0 by the polarity shown in the diagram.

При поступлении положительного импульса на вход ивкл открываетс включающий транзистор 8. Зар женный запирающий конденсатор разр жаетс отрица тельным напр жением на базоэмиттерныйWhen a positive impulse arrives at the input, the starting transistor 8 opens. The charged closing capacitor is discharged by the negative voltage to the base-emitter

тельным напр жением на базоэмиттерныйtense voltage on the base-emitter

переход шунтирующего транзистора 13 и вызывает его форсированное запирание. Коллекторным током включающего транзистора 8, сформированным включающимthe transition of the shunt transistor 13 and causes its forced locking. The collector current of the turning on transistor 8, formed including

через третий резистор 15 и последующееthrough the third resistor 15 and subsequent

посто нное (в пределах этого такта работы преобразовател ) запертое состо ние щунтиconstant (within the limits of this operation cycle of the converter) locked state of a shunt

рующего транзистора 13. Открывание тран- transistor 13. Opening of the transistor

носителей в его структуре.carriers in its structure.

включени (обратного) обмоток включени switch on (reverse) switch windings

и выключени , трансформатора 3 тока. Если импульс на входе Увыкл продолжаетс , то идет процесс рассасывани носителей . Обратный ток существует все врем , пока существует ток коллектора силового 55 транзистора.on and off, current transformer 3. If the pulse at the Back-up time continues, then the process of resorption of the carriers takes place. Reverse current exists as long as the collector current of the power transistor 55 exists.

Последний начинает запиратьс , уменьшаетс его коллекторный ток, а значит должен уменьшатьс и обратный ток его базы. Однако уменьшение обратного тока базы происходит с некоторым отставанием за счет зар да конденсатора демпфирующей цепочки 2, имеюш.ейс в различных типах преобразователей. После зар да этого конденсатора и полного запирани силового транзистора ток выключающей обмотки WBUKJ. трансформатора 3 тока прекращаетс .The latter starts to close, its collector current decreases, and therefore the reverse current of its base should also decrease. However, the decrease in the reverse current of the base occurs with some lag due to the charge of the capacitor of the damping chain 2, i.e., in various types of converters. After charging this capacitor and completely locking the power transistor, the current of the switching winding WBUKJ. current transformer 3 is terminated.

Одновременно с этим высоким потенциалом коллектора транзистора 1 открываетс шунтирующий транзистор 13 и схема приходит в исходное состо ние.At the same time, the high collector potential of transistor 1 opens the shunt transistor 13 and the circuit returns to its original state.

Далее процессы повтор ютс аналогично.Further, the processes are repeated similarly.

Таким образом, при воздействии на базу силового транзистора 1 импульсов пр мого и обратного токов шунтирующий транзистор 13 всегда заперт и не вли ет на процессы открывани и запирани транзистора 1. После полного запирани транзистора 1 и до момента времени по влени импульса на входе Увкл шунтирующий транзистор 13 открыт и шунтирует вход силового транзистора 1 от обратных токов его базоколлекторного перехода.Thus, when the forward and reverse currents are impacted on the base of the power transistor 1, the shunt transistor 13 is always locked and does not affect the opening and locking processes of transistor 1. After complete locking of transistor 1 and until the moment of appearance of a shunt transistor at the input Uvl 13 is open and shunts the input of the power transistor 1 from the reverse currents of its base-collector junction.

Следовательно, в моменты запертого состо ни силового транзистора 1 обеспечиваетс малое сопротивление внешнего резистора в цепи его базы. Этим уменьшаетс веро тность его самооткрывани при высоких температурах окружающей среды, вызывающих увеличение обратного тока базоколлекторного перехода, чем повышаетс надежность работы преобразовател при высоких рабочих напр жени х.Consequently, in the moments of the locked state of the power transistor 1, the external resistance of the external resistor in the circuit of its base is low. This reduces the likelihood of its self-opening at high ambient temperatures, causing an increase in the reverse current of the bas-collector junction, which increases the reliability of the converter at high operating voltages.

00

Claims

Invention Formula

A single-phase voltage converter containing a power transistor with primary current transformer primary transformer included in its collector circuit, in which there is a switching on and off winding, and the beginning of the switching table winding is connected to the collector of the switching transistor and through the switching resistor to the first power input the output, the start of the switching winding through the switching diode is connected to the collector of the switching transistor, the emitter of which is connected to the emitter of the power transistor, to The power supply input terminal and the end of the turn-on winding and the turn-off winding end are connected to the base of the power transistor and the emitter of the turn-on transistor, characterized in that, in order to increase reliability by improving the locking of the power transistor, a shunt transistor, three resistors, a blocking capacitor and a charge are introduced A single diode, the first output connected to the emitter of the power and shunt transistors and the first output of the first resistor, and the second output - with the first output of the second resistor and through the locking the capacitor is connected to the collector of the turn-on transistor, the emitters connected to the collector of the shunt transistor, the base of which is connected to the second terminals of the first and second resistors, and through the third resistor to the collector of the power transistor.

0

five