Бестрансформаторный преобразователь напряжения.
Этот преобразователь напряжения основан на цифровой логической микросхеме серии К561ТЛ1 (КР561ТЛ1, CD4013), которая содержит в своём корпусе четыре элемента 2И-НЕ, на входах которых имеются триггеры Шмитта (рис. 1). Генератором в схеме является логический элемент DD1.1, выход которого соединён со входами резисторами R1 и R2, образующими цепь отрицательной обратной связи. Цепь R2C1 является частотозадающей, от неё зависит рабочая частота генератора, которая определяется по формуле F=0,7/(R2C1). С теми параметрами элементов, что указаны на схеме, рабочая частота генератора составляет примерно 7 кГц. Резистор R1 предотвращает перегрузку входа логического элемента DD1.1.
Рис. 1. Схема преобразователя напряжения на логической микросхеме серии К561ТЛ1.
Противофазные сигналы с задающего генератора поступают на входы элементов 2И-НЕ DD1.3 и DD1.4, при этом на другие входы этих элементов поступает задержанный сигнал с выхода логического элемента DD1.2. Задержка осуществляется интегрирующим звеном R3C2 и составляет примерно 1/4 периода рабочей частоты. С выходов логических элементов DD1.3 и DD1.4 сигналы подаются на базы силовых транзисторов. Такое схемотехническое решение позволяет блокировать сквозные токи в момент переключения силовых транзисторов, что обеспечивает высокий КПД преобразователя.
Рис. 2. Осциллограммы на выходах логических элементов DD1.3, DD1.4, DD1.1.
Из осциллограммы (рис. 2) видно, что после выключения транзистора VT1 проходит какое-то время до включения транзистора VT2, за это время все переходные процессы успевают окончиться, что исключает даже кратковременное протекание сквозных токов.
Транзисторы VT1 и VT2 открываются поочерёдно, с паузой между их открытиями, которая составляет примерно 1/4 периода рабочей частоты. При открытом транзисторе VT2 происходит заряд конденсатора С3, при этом заряжающий ток проходит от источника питания через диод VD1. Когда открывается транзистор VT1, то конденсатор С3 подключается последовательно с источником питания и диодом VD2, так что происходит заряд конденсатора С4 до напряжения чуть меньшего удвоенного напряжения источника питания. Максимальный ток нагрузки этого преобразователя напряжения может быть около двух ампер.