[其他]自激阻塞振荡式直流变换器

说明书

本发明涉及对负载变化、输入电压变化、周围温度变化进行控制的自激阻塞振荡式直流变换器的改进。

图1为“晶体管技术”1977年9月号214页图6（CQ出版社）所示的以往的自激阻塞式直流变换器（以下称为RCC直流变换器即Ring    Chock    Converter的缩写）的电路图。图中1为直流电源，2为变压器，该变压器2的初级线圈3的始端与直流电源1的正极连接，初级线圈3的终端与晶体管4的集电极连接。然后，晶体管4的发射极与直流电源1的负极连接。5为在直流电源1的正极和晶体管4的基板之间连接的启动电阻，6为变压器2的反馈线圈，其始端通过电阻7、电容器8的串联电路与晶体管4的基板连接，终端与晶体管4的发射极连接。此外，9为二极管，该二极管9的阴极端与反馈线圈6的始端连接，阳极端与电容器10的负极连接。然后，该电容器10的正极与反馈线圈6的终端连接。11为齐纳二极管，该齐纳二极管11的阴极端与晶体管4的基极连接，阳极端与电容器10的负极连接。12为变压器2的次级线圈，13为二极管，该二极管13的阳极端与次级线圈12的终端连接，阴极端与电容器14的正极连接。然后，电容器14的负极与次级线圈12的始端连接。15为负载，与电容器14的两端连接。

其次，参照图2所示的工作时各部分波形，对自激振荡的RCC直流变换器的工作加以说明。现在，若接通图中未示出的电源开关，则直流电源的电压V_in通过启动电阻5加在晶体管4的基极上，晶体管4中有基极电流流通。因此，晶体管4变为导通状态，其集电极电流ic流入初级线圈3。由于该集电极电流ic引起的初级线圈3的磁通变化，在反馈线圈6上产生的电压通过电阻7、电容器8变为微分波形的基极电流从而形成晶体管4的正向基极电流iB，因而晶体管4迅速地达到饱和状态。在此状态下，作为晶体管4的负载来说，由于输出整流用二极管13加的是反向电压，所以无电流流通。上述集电极电流ic的值则由初级线圈3的电感来决定;设晶体管4对基极电流iB的电流放大系数为h_fe，当集电极电流ic＝h_fe·iB时，就不再增加了。因而，变压器2的铁心中磁通也不再变化，从而各线圈的电压消失，晶体管4迅速地转入截止状态。当晶体管4成为截止状态时，在通电过程中变压器2内所积蓄的磁能作为振荡电压，在各线圈内产生与晶体管4导通状态下相反极性的电压。因此，此时次级线圈12输出电压的极性可使二极管13导通，并使电容器14充电，同时供电给负载15。与此同时，反馈线圈6也同样地在晶体管4的基极发射极之间产生反向电压，并通过电阻7，向电容器8充电，使得与晶体管4的基极连接的电极端为正。当在导通期间所积蓄的磁能全部释放给各线圈的负载时，由于变压器2的铁心中磁通不再变化，变压器2的各线圈的电压将会消失。在此情况下，随着这一电压的变化，基极电流iB作为正向基极电流从电容器8流入晶体管4，于是晶体管4再次成为导通状态。这样一来，由于晶体管4交替反复进入导通状态和截止状态，晶体管4的开关作用反复进行，从而自激振荡持续进行。

其次，对图1的电压控制机理加以说明。如上所述，在晶体管4的截止期间，反馈线圈6产生的电压其极性使二极管9导通，并使电容器10充电。因此，可以认为该电容器10两端的电压大致正比于输出电压V₀和输入电压V_in。因此，在晶体管4再次导通时，电容器10的充电电压与反馈线圈6的感应电压之和加在齐纳二极管11上，于是产生正比于这两个电压之差的齐纳电流。这样，由反馈线圈6向晶体管4的基极供给的电流的一部分作为齐纳电流而被旁路，因而可控制晶体管4的基极电流iB，从而控制晶体管4的导通幅度，使得输出电压V₀与输入电压V_in和负载5的变化无关，而能稳定地工作。利用图3所示的等效电路，对上述电压控制的工作原理进一步详加说明。

由于该图3是电压控制的说明图，所以省略与电压控制无直接关系的电容器8。在图3所示的等效电路中，晶体管的基极发射极结流通的正向基极电流iB，可用线性关系式来表示即基极发射极间电压V_BE可用下式表示：

V_BE＝r_Bi_B+V_B……（1）