專(zhuān)利名稱:晶體管直流電壓變換電路的制作方法
本發(fā)明是一種進(jìn)行直流電壓變換的晶體管直流電壓變換電路。
通常的非推挽式的晶體管直流電壓變換電路需要用反饋線圈產(chǎn)生反饋信號(hào)作為電路的振蕩維持信號(hào)，這一反饋信號(hào)的強(qiáng)弱受電源電壓的變化和負(fù)載變化的影響較大，當(dāng)電源電壓或負(fù)載變化較大時(shí)，功率輸出管的工作狀態(tài)變壞，轉(zhuǎn)換效率下降，甚至影響電路工作的可靠性。美國(guó)專(zhuān)利US4277824號(hào)所述的直流電壓變換電路，當(dāng)負(fù)載變化較大時(shí)，反饋電壓也會(huì)有較大變化，使可控硅的開(kāi)啟受到影響而使主電路工作不可靠。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種與現(xiàn)有技術(shù)相比更為簡(jiǎn)單可靠，成本低并能適應(yīng)電源電壓的較大變化和負(fù)載的劇烈變化的晶體管直流電壓變換電路。
本發(fā)明是由晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路，變壓器輸出電路，保護(hù)電路，振蕩控制電路，觸發(fā)信號(hào)電路，觸發(fā)信號(hào)續(xù)流電路組成的晶體管直流電壓變換電路。
晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路的前級(jí)三極管發(fā)射極與后級(jí)三極管基極直接耦合，前級(jí)三極管和后級(jí)三極管均為N-p-N型三極管。當(dāng)前級(jí)三極管導(dǎo)通時(shí)，其射極電流部分流入后級(jí)三極管基極，使后級(jí)三極管飽和導(dǎo)通。前級(jí)三極管偏置電路由偏置電阻和二極管串連組成，偏置電阻和二極管的接點(diǎn)與構(gòu)成振蕩控制電路的電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的被控電流流入端相連接，形成本發(fā)明的控制端，在前級(jí)三極管偏置電路中串連二極管是為了提高控制端的電位，使該二極管與前級(jí)三極管和后級(jí)三極管的串聯(lián)正向?qū)▔航荡笥陔娦盘?hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)的正向管壓降。變壓器輸出電路由閉合鐵心和繞在鐵心上的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈構(gòu)成，初級(jí)線圈串接在晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中后級(jí)三極管集電極和電源正極之間，當(dāng)晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路的后級(jí)三極管由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，初級(jí)線圈內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)感應(yīng)電勢(shì)，從而在次級(jí)線圈輸出正向脈沖，完成直流電壓的變換，輸出電壓的大小由次級(jí)線圈和初級(jí)線圈的匝數(shù)比與在初級(jí)線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)的乘積決定。保護(hù)電路由壓敏電阻構(gòu)成，跨接在晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路后級(jí)三極管集電極和地線之間，對(duì)后級(jí)三極管進(jìn)行保護(hù)。振蕩控制電路由電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，用于控制晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通和截止。電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的被控電流流入端與晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管的偏置電阻和二極管的接點(diǎn)相連接于A點(diǎn)，電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的被控電流流出端與地線相連接，電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的控制端與觸發(fā)信號(hào)電路中電阻R2和電阻R3的接點(diǎn)相連接于D點(diǎn)。電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件是普通可控硅或晶體三極管或可關(guān)斷可控硅，當(dāng)采用普通可控硅時(shí)，經(jīng)晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管的偏置電阻流入普通可控硅的電流應(yīng)小于該可控硅的維持電流。采用普通可控硅或可關(guān)斷可控硅時(shí)，普通可控硅或可關(guān)斷可控硅的陽(yáng)極與晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管偏置電路相連接于A點(diǎn)，普通可控硅或可關(guān)斷可控硅的陰極與地線相連接，普通可控硅或可關(guān)斷可控硅的控制極與觸發(fā)信號(hào)電路相連接于D點(diǎn)。采用N-p-N型三極管時(shí)，N-p-N型三極管的集電極與晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路的前級(jí)三極管偏置電路相連接于A點(diǎn)，N-p-N型三極管的發(fā)射極與地線相連接，N-p-N型三極管的基極與觸發(fā)信號(hào)電路相連接于D點(diǎn)。采用p-N-p型三極管時(shí)，p-N-p型三極管的發(fā)射極與晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管偏置電路相連接于A點(diǎn)，p-N-p型三極管的集電極與地線相連接，p-N-p型三極管的基極與觸發(fā)信號(hào)電路相連接于D點(diǎn)。觸發(fā)信號(hào)電路由一只二極管和二只電阻串聯(lián)組成，觸發(fā)信號(hào)電路一端與晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管發(fā)射極或后級(jí)三極管發(fā)射極相連接，以取出反饋信號(hào)電流來(lái)控制電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通或截止，觸發(fā)信號(hào)電路的另一端與地線相連接，觸發(fā)信號(hào)電路中兩只串聯(lián)電阻的接點(diǎn)與電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的控制端相連接于D點(diǎn)，觸發(fā)信號(hào)電路中串聯(lián)的二極管將加在電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的被控電流流出端和控制端之間的反向電壓隔開(kāi)，對(duì)電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行保護(hù)。觸發(fā)信號(hào)續(xù)流電路由跨接在晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中的前級(jí)三極管集電極和觸發(fā)信號(hào)電路中二極管負(fù)極之間的電容構(gòu)成，當(dāng)晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，構(gòu)成觸發(fā)信號(hào)續(xù)流電路的電容被沖電，為電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件繼續(xù)提供觸發(fā)電流，使其繼續(xù)保持導(dǎo)通一段時(shí)間后截止。改變構(gòu)成觸發(fā)信號(hào)續(xù)流電路的電容的電容量，即可改變電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件保持導(dǎo)通的時(shí)間，從而改變電路的振蕩頻率，使輸出功率改變。
本發(fā)明的晶體管直流電壓變換電路是用從晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管發(fā)射極或后級(jí)三極管發(fā)射極取出的反饋信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)控制電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通或截止，從而控制晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通或截止，并如此反復(fù)，產(chǎn)生振蕩，在變壓器次級(jí)線圈不斷輸出正向脈沖，達(dá)到進(jìn)行直流電壓變換的目的。觸發(fā)信號(hào)電流的大小與負(fù)載變化無(wú)關(guān)。在電路的元件參數(shù)確定后，觸發(fā)信號(hào)電流的大小就只與電源電壓變化有關(guān)。當(dāng)電源電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，觸發(fā)信號(hào)電流大小的變化只影響電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的過(guò)渡時(shí)間，并不影響電路工作的可靠性。能保證本發(fā)明的晶體管直流電壓變換電路可靠工作的最大電源電壓與最小電源電壓值之比可達(dá)八倍，這是很寬的電源電壓變化范圍。所以本發(fā)明的晶體管直流電壓變換電路能在負(fù)載劇烈變化情況下，以及電源電壓變化較大的情況下可靠地工作。此外，本發(fā)明的晶體管直流電壓變換電路不需要反饋線圈，巧妙地使用一只電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件控制電路的振蕩，使電路更為簡(jiǎn)單，成本也更低。
附圖即為本發(fā)明的實(shí)施例。這里把它記作10。
如下圖1 本發(fā)明的晶體管直流電壓變換電路線路圖。
該電路10中的晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路前級(jí)三極管BG1使用開(kāi)關(guān)晶體管3DK9，后級(jí)三極管BG2使用低頻大功率晶體管3DD15，前級(jí)三極管BG1發(fā)射極與后級(jí)三極管BG2基極直接耦合。電阻R1和二極管D1相串聯(lián)，并連接在電源VCC正極和三極管BG1基極之間，構(gòu)成前級(jí)三極管BG1的偏置電路，電阻R5跨接在后級(jí)三極管BG2基極和地線之間，是后級(jí)三極管BG2的基極分流電阻。電阻R6串接在后級(jí)三極管BG2發(fā)射極和地之間，改變電阻R6的阻值即可改變變壓器輸出電路的輸出功率。變壓器MB的初級(jí)線圈L1串接在電源VCC正極和后極三極管BG2集電極之間，變壓器MB的次級(jí)線圈L2一端與后級(jí)三極管集電極相連接，另一端為輸出端。一旦當(dāng)后級(jí)三極管BG2從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時(shí)，初級(jí)線圈L1內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)感應(yīng)電勢(shì)，次級(jí)線圈L2輸出正向脈沖。構(gòu)成保護(hù)電路的壓敏電阻RM跨接在后級(jí)三極管BG2集電極和地線之間，對(duì)后級(jí)三極管BG2進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)。構(gòu)成振蕩控制電路的電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件是可關(guān)斷可控硅SCR，可關(guān)斷可控硅SCR的陽(yáng)極與電阻R1和二極管D1的接點(diǎn)相連接于A點(diǎn)，形成本電路10的控制端，當(dāng)A點(diǎn)電位高于二極管D1和前級(jí)三極管BG1和后級(jí)三極管BG2的串聯(lián)正向?qū)▔航禃r(shí)，三極管BG1和三極管BG2導(dǎo)通，而當(dāng)A點(diǎn)電壓低于二極管D1和前級(jí)三極管BG1，后級(jí)三極管BG2的串聯(lián)正向?qū)▔航禃r(shí)，三極管BG1和三極管BG2截止?？申P(guān)斷可控硅SCR的陰極與地線相連接，可關(guān)斷可控硅SCR的控制極與觸發(fā)信號(hào)電路中電阻R2和電阻R3的接點(diǎn)相連接于D點(diǎn)。二極管D2和電阻R2以及電阻R3相串聯(lián)組成觸發(fā)信號(hào)電路，二極管D2正極與晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管BG1發(fā)射極相連接，取出反饋電流，電阻R3的另一端與地線相連接。電容C1跨接在晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路前級(jí)三極管BG1集電極和二極管D2與電阻R2的接點(diǎn)B之間，構(gòu)成為可關(guān)斷可控硅SCR控制極提供觸發(fā)續(xù)流信號(hào)的觸發(fā)信號(hào)續(xù)流電路。
該電路10的工作是這樣的當(dāng)合上電源開(kāi)關(guān)K時(shí)，電流經(jīng)偏置電路流入三極管BG1基極，使其導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)放大的射極電流一部分流入三極管BG2基極使三極管BG2飽和導(dǎo)通，另一部分射極電流流入觸發(fā)信號(hào)電路。在三極管BG2導(dǎo)通后，電流流過(guò)變壓器MB的初級(jí)線圈L1并克服線圈L1的感抗而增大，三極管BG2射極電位也升高，在本實(shí)施例中，當(dāng)三極管BG2的射極電位升高到0.7伏左右，(當(dāng)二極管D2的正極與三極管BG2的發(fā)射極相連接時(shí)，三極管BG2的發(fā)射極電壓應(yīng)升高到1.4伏左右)三極管BG1的射極電位升高到1.4伏左右，這時(shí)在電阻R3上的壓降約0.4伏，可關(guān)斷可控硅SCR導(dǎo)通，其陽(yáng)極電位下降到1.5伏左右，低于二極管D1和三極管BG1，三極管BG2的串聯(lián)正向?qū)▔航?，三極管BG1和三極管BG2從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，流過(guò)變壓器MB初級(jí)線圈內(nèi)的電流突然中斷，續(xù)流感應(yīng)電勢(shì)陡增，經(jīng)耦合，在次級(jí)線圈L2輸出正向脈沖。當(dāng)三極管BG1截止后，電容C1被沖電，沖電電流流入觸發(fā)信號(hào)電路并部分流入可關(guān)斷可控硅SCR的控制端，使其繼續(xù)保持導(dǎo)通一段時(shí)間后截止。當(dāng)可關(guān)斷可控硅截止后，其陽(yáng)極電位迅速升高，即控制端A的電位升高，當(dāng)控制端A的電位高于二極管D1和三極管BG1，三極管BG2的串聯(lián)正向?qū)▔航禃r(shí)，三極管BG1因電流流入基極而導(dǎo)通，被放大了的射極電流部分流入三極管BG2基極，使其飽和導(dǎo)通，電流重新流過(guò)變壓器MB的初級(jí)線圈L1并克服線圈L1的感抗而增大，改變線圈L1的感量即可改變?nèi)龢O管BG1和三極管BG2的導(dǎo)通時(shí)間，即改變晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路保持導(dǎo)通的時(shí)間，從而改變本實(shí)施例的振蕩頻率。當(dāng)三極管BG2的射極電位升高到0.7伏左右時(shí)，可關(guān)斷可控硅SCR導(dǎo)通，控制端A的電位重又下降到約1.5伏，使三極管BG1和三極管BG2重新從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，并在變壓器MB的次級(jí)線圈L2輸出正向脈沖，如此反復(fù)，進(jìn)行振蕩，在變壓器MB的次級(jí)線圈L2連續(xù)輸出正向脈沖，完成直流電壓的變換。
從前級(jí)三極管BG1發(fā)射極取出反饋信號(hào)時(shí)，電阻R6的計(jì)算式如下R6＝ (0.7·RL1)/(VC-1.4) (Ω)從后級(jí)三極管BG2發(fā)射極取出反饋信號(hào)時(shí)，電阻R6的計(jì)算式如下R6＝ (0.7·RL1)/(VC-2.1) (Ω)RL1-初級(jí)線圈L1的電阻，單位Ω。
VC-電源電壓，單位V。
本實(shí)施例中電阻R1，R2，R3，R4，R5，R6的電阻值分別是1KΩ，39Ω，100Ω，27Ω，510Ω，0.35Ω。二極管D1，D2的型號(hào)分別是2Cp3，2CZ53?？申P(guān)斷可控硅SCR的型號(hào)是3CTG05A。本實(shí)施例電源VCC的電壓變化范圍是4V-32V。
權(quán)利要求
1.一種具有晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路，變壓器輸出電路和保護(hù)電路的晶體管直流電壓變換電路，其特征在于振蕩控制電路由電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的被控電流流入端與晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管BG1的偏置電阻R1和二極管D1的接點(diǎn)相連接于A點(diǎn)，電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的被控電流流出端與地線相連接，電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件控制端與觸發(fā)信號(hào)電路中電阻R2和電阻R3的接點(diǎn)相連接于D點(diǎn)；觸發(fā)信號(hào)電路由二極管D2，電阻R2和電阻R3相串連組成，觸發(fā)信號(hào)電路的觸發(fā)信號(hào)電流流入端與晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管BG1發(fā)射極或后級(jí)三極管BG2發(fā)射極相連接，觸發(fā)信號(hào)電路的另一端與地線相連接；觸發(fā)信號(hào)續(xù)流電路由電容C1構(gòu)成，電容C1跨接在晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路中前級(jí)三極管BG1的集電極和觸發(fā)信號(hào)電路中二極管D2與電阻R2的接點(diǎn)B之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶體管直流電壓變換電路，其特征在于電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件是普通可控硅，經(jīng)電阻R1流入普通可控硅陽(yáng)極的電流小于該普通可控硅的維持電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶體管直流電壓變換電路，其特征在于電信號(hào)控制三端半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件是可關(guān)斷可控硅或晶體三極管。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明是一種不需要反饋線圈的晶體管直流電壓變換電路，由晶體管兩級(jí)開(kāi)關(guān)電路，變壓器輸出電路，保護(hù)電路，振蕩控制電路，觸發(fā)信號(hào)電路和觸發(fā)信號(hào)續(xù)流電路組成。
文檔編號(hào)H02M3/135GK86107244SQ86107244
公開(kāi)日1988年5月4日 申請(qǐng)日期1986年10月22日
發(fā)明者王 華 申請(qǐng)人:航空工業(yè)部成都飛機(jī)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan