Формирователь импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания, в частности в схемах управления силовыми ключами импульсных регуляторов. Цель изобретения - расширение области использования за счет исключения зависимости между характером изменения напряжения питания и подачей управляющих импульсов - достигается введением в известное устройство диодов 13, 14, транзистора 5 и резисторов 19, 20. Устройство также содержит транзисторы 1 - 4, трансформатор 6 с первичной обмоткой 7 и обмоткой 8 положительной обратной связи, выходной обмоткой 9 и управляющей обмоткой 10, диод 12, резисторы 15 - 18, источник 21 питания, входящую клемму 22, выходные клеммы 23, 24 и нагрузку 25. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s Н 03 К 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4407018/21 (22) 08,04.88 (46) 07,07.91. Бюл. М 25 (72) H.À.Ãoðÿéíîâ и Г.В.Печенкин . (53) 621.373(088.8) (56) Патент ФРГ М 1762963,, кл. Н 03 К 6/02, 1974.

Авторское свидетельства СССР

N 1480104, кл, Н 03 К 5/02, 28.02.88, (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может, быть использовано во вторичных источниках питания, в частности в схемах управления силовыми ключами им Ж,, 1661977 А1 пульсных регуляторов. Цель изобретения— расширение области использования за счет исключения зависимости между характером изменения напряжения питания и подачей управляющих импульсов — достигается введением в известное устройство диодов 13, 14, транзистора 5 и резисторов 19, 20. Устройство также содержит транзисторы 1 — 4, трансформатор 6 с первичной обмоткой 7 и обмоткой 8 положительной обратной связи, выходной обмоткой 9 и управляющей обмоткой 10, диод 12, резисторы 15 — 18, источник 1 питания, входящую клемму 22, выходные клеммы 23, 24 и нагрузку 25, 1 ил, Изобретение относится к импульсной технике и может. быть использовано во вторичных источниках питания, в частности в схемах управления силовыми ключами импульсныхх регуляторов.

Цель изобретения — расширение области использования эа счет исключения зависимости между характером изменения напряжения питания и подачей управляющих импульсов. 10

На чертеже приведена электрическая схема формирователя импульсов.

Формирователь импульсов содержит транзисторы 1-5, трансформатор 6 с первичной обмоткой 7 и обмоткой 8 положи- 15 тельной обратной связи, выходной обмоткой

9 и управляющей обмоткой 10, конденсатор

11, диоды 12 — 14, резисторы 15 — 20, источник

21 питания, входную клемму 22, выходные клеммы 23 и 24 и нагрузку 25. 20

Формирователь импульсов работает следующим образом, При включении источника 21 питания на его выходных шинах появляется напряжение Опит. Транзисторы 1, 3 и 4 закрыты, 25 транзистор 5 открывается базовым током смещения от положительной шины источника 2 1 питания через резистор 19, вследствие чего открывается транзистор 2 базовым током смещения от положительной шины 30 источника 21 питания через переход коллектор — эмиттер транзистора 5 и резистор 20, конденсатор 11 разряжен, напряжение на нем примерно равно нулю и поддерживается на этом уровне открытым транзистором 2, 35

Импульс управления, поступающий на входную клемму 22, открывает транзистор

1, что приводит к закрытию транзисторов 5 и 2 и открытию транзистора 1, Начинае протекать ток по цепи транзистор 3- обмот- 40 ка 8- обмотка 7- конденсатор 11 — источник

21 питания. Конденсатор 11 начинает заряжаться, а в сердечнике трансформатора 6 накапливается реактивная энергия. На конце обмотки 8 по отношению к ее началу 45 возникает напряжение положительной полярности, ток от обмотки 8 через ограничительный резистор 17, прямосмещенный диод 12 и открытый транзистор 1 поступает в базу транзистора 3, обеспечивая его глу - 50 боков насыщение. Транзистор 2 удерживается в закрытом состоянии эа счет обратного смещения перехода эмиттер— база (U э-52) разностью напряжений:

Оэ-б2=0б-эз + Ux-э нас.1 +Unp.д 13 — 0б где Об-эз — напряжение баэо-эмиттерного перехода транзистора 3;

U к-э нас 1,0к-э нас З- НаиряжЕНИЕ НаСЫщвния коллектор-эмиттерного перехода транзисторов 1 и 3;

0прд1з- прямое падение напряжения на диоде 13;

Об — напряжение на обмотке 8.

Для этого напряжение обмотки 8 выбирается таким, чтобы выполнялось условие:

Об-эЗ+ 0к-э нас.1+ 0прд 13 Ок-э нас.З+ UB тогда транзистор 2 закрыт укаэанной разностью напряжений.

Отрицательное напряжение обмотки 10 удерживает транзистор 4 закрытым, В момент окончания импульса управления на входной клемме 22 формирователя устанавливается нулевое напряжение, транзистор 11 закрывается и прерывает базовый ток транзистора 3, резистор 15 обеспечивает нулевое напряжение на базе транзистора 3, Через время, определяемое временем рассасывания неосновных носителей в области базы, транзистор 3 закрывается и прекращается ток через обмотки 7 и 8, трансформатора 6. ЭДС самоиндукции трансформатора 6, наведенная в обмотке 8 через прямосмещенный диод 14 и резистор

18, прикладывается к переходу база — эмиттер транзистора 2 в прямом направлении и открывает его. Начинает протекать ток Il0 цепи транзистор 2 — обмотка 7 — конденсатор 11. Конденсатор 11 начинает разряжаться, а сердечник трансформатора 6 перемагничивается в противоположном направлении. При этом через обмотку 8, прямосмещенный диод 13 и резистор 18 замыкается цепь положительной обратной связи, которая удерживает транзистор 2 в открытом, насыщенном состоянии. При насыщении транзистора 2 выполняется условие

Ux-э нас.2 < 0б-э2, поэтому к переходу эмиттер — база транзистора 5 прикладывается запирающее напряжение смещения э-бб = 0б-э2 0к-э нас.2, ГДЕ Ьк-э нас.2-4 НаПРЯЖЕНИЕ НаСЫЩЕНИЯ КОЛлектор-эмиттерного перехода транзистора 2;

U5-э2 — напряжение базо-эмиттерного перехода транзистора 2, Транзистор 5 находится в режиме отсечки, Напряжение, наведенное в обмотке 10, через резистор 16 открывает транзистор 4, 1661977

10 трансформатора 6 и запирает транзистор 4.

Только после закрытия транзистора 4 открывается транзистор 3 и начинается оче- 20 редной такт работы формирователя. Далее процесс повторяется.

В процессе работы формирователя им-. пульсов в обмотке 9 трансформатора 6 индуцируются импульсы напряжения 25 прямоугольной формы переменной полярности, которые через выходные клеммы 23 и

24 поступают на нагрузку 25. Амплитуда вы-. ходных импульсов определяется соотношением витков обмоток 8 и 7. 30

В момент прихода очередного импульса на входную клемму 22 формирователя снова открывается транзистор 1, шунтирует базу транзистора 5 непосредственно, а базу транзистора 2 через диод 13, вследствие чего транзистор 5 остается закрытым и начинает закрываться транзистор 2. Транзистор 3 в это время остается закрытым, так как его база-эмиттерный переход продолжает шунтироваться открытым транзистором 4. После полного рассасывания неосновных носителей в области базы транзистора 2 он закрывается, ток обмотки 7 резко уменьшается за счет реактивной энергии, накопленной в сердечнике трансформатора 6, возникает ЭДС самоиндукции, которая наводится в обмотке 10

Транзистор 5 открывается только в том случае, если транзистор 1 закрыт (импульс управления на клемме 22 отсутствует, а транзистор 2 по какой-либо причине не входит в насыщение, т.е. когда при закрытом транзисторе 1 не образуется положительная обратная связь), Транзисторы 2 и 5 при этом включены по схеме составного транзистора с общим коллектором, благодаря чему транзистор 2 коммутирует значительный ток при достаточно малом токе управления, обеспечиваемом резистором 19. Это позволяет не ухудшить экономичность устройства. Диоды 14 и 12 обеспечивают развязку, исключая шунтирование базовых токов транзисторов 5 и 2 обмоткой 6 через резисторы 17 и 18.

В случае, когда питание подано, а на клемме 22 устанавливается нулевой уровень напряжения, и импульсы управления появляются через достаточно большое время, устройство работает следующим образом.

При появлении напряжения питания транзисторы 1, 3 и 4 остаются закрытыми, транзистор 5 открывается базовым током смещения от положительной шины источника 21 питания через резистор 19, вследствие чего открывается транзистор 2 базовым то45

55 ком смещения от положительной шины источника 21 питания через переход коллектор — эмиттер транзистора 5 и резистор 20, конденсатор 11 разряжен, напряжение на нем близко к нулю и остается на этом уровне до прихода на клемму 22 импульсов управления, Величина напряжения на конденсаторе 11 не превышает падения напряжения на переходе коллектор — эмиттер транзистора 22, включенного по схеме с общим коллектором, т,е, примерно равна 1.5 — 2 В, По импульсу управления открывается транзистор 1, закрываются транзисторы 5 и 2, открывается транзистор 3 и начинает протекать ток по обмотке 7 трансформатора

6. По окончании импульса управления ток через обмотку 7 прерывается, вследствие чего возникает положительная обратная связь и формирователь возбуждается, Таким образом, при нулевом уровне напряжения на клемме 22 в формирователе устанавливается такой режим и начальные условия, которые гарантируют его возбуждение при появлении импульсов управления.

В случае, когда при наличии питания на клемму 22 поступает положительный уровень сигнала, а импульсы управления появляются через достаточно большое время, устройство работает следующим обраозм, Положительный уровень сигнала на клемме 22 открывает транзистор 1, который удерживает закрытыми транзисторы 5 и 2, и открывает транзистор 3, транзистор 4 остается закрытым. Ток, протекающий от источника 21 через открытый транзистор 3 и обмотки 8 и 7 трансформатора 6, заряжает конденсатор 11 примерно до напряжения питания, в результатет чего ток экспоненциально уменьшается до нуля, В этом состоянии формирователь находится до появления импульсов управления на клемме 22. По окончании первого импульса, т.е. по переходу сигнала управления от положительного уровня к нулевому транзисторы 1 и 3 закрываются и открываются. транзисторы 5 и 2. Ток, протекающий от конденсатора

11 через открытый транзистор 2 обмотку 7 трансформатора 6, вызывает наведенную

ЭДС в обмотке 8, которая через прямосмещенный диод 14 и резистор 18 обеспечивает насыщение транзистора 2, т.е. возникает положительная обратная связь. Транзистор

5 при этом закрывается, так как напряжение база — эмиттер транзистора 2 в режиме

его насыщения больше, чем напряжение коллектор — эмиттер. Таким образом, при положительном уровне сигнала на клемме

22 в формирователе устанавливается такой режим и начальные условия, которые гаран1661977

Составитель А.Коробков

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор 0,Головач

Заказ 2135 Тираж 4Ю 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 тируют его возбуждение при появлении импульсов управления, Формула изобретен ия

Формирователь импульсов, содержащий первый транзистор, база которого соединена с входной клеммой,. коллектор соединен с катодом диода, второй транзистор, коллектор которого соединен с положительной шиной источника питания и через последовательно соединенные конденсатор, первичную обмотку трансформатора и обмотку положительной обратной связи с коллектором третьего транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с общими выводами первичной обмотки трансформатора &обмотки положительной связи и первым выводом первого резистора, а база — с анодом диода и первым выводом второго резистора, управляющую обмотку трансформатора, первый вывод которой через третий резистор соединен с базой четвертого транзистора, второй вывод соединен с отрицательной шиной источника питания и эмиттерами третьего и четвертого транзисторов, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора, базой третьего транзистора и через четвертый резистор соединен с отрица5 тельной шиной источника питания, выводы вторичной обмотки трансформатора соединены с выходными клеммами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области использования за счет исключения

10 зависимости между характером изменения напряжения питания и подачей управляющих импульсов, в него введены второй и третий диоды, пятый транзистор, пятый и шестой резисторы, катод второго диода соединен с

15 вторым выводом второго резистора, а анодс коллектором третьего транзистора, анод третьего диода соединен с вторым выводом первого резистора, а катод — с коллектором первого транзистора, базой пятого транзи20 стора и через пятый резистор с коллектором пятого транзистора и положительной шиной источника питания, эмиттер пятого транзистора через шестой резистор соединен с базой второго транзистора.