Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения плавного пуска. Преобразователь содержит силовые транзисторы 1,2 и выходной трансформатор 3. К вторичной обмотке 5 подсоединены выходной выпрямитель 6 и емкостной сглаживающий фильтр 7. Базовые обмотки 8,9 выходного трансформатора 3 через третьи диоды 10,11 подключены к база-эмиттерным переходам силовых транзисторов 1,2. Первичная обмотка 12 трансформатора тока 13 включена последовательно с первичной обмоткой 4 выходного трансформатора 3. Вторичные обмотки 14, 15 трансформатора 13 через резисторы 16, 17 подключены к база-эмиттерным переходам силовых транзисторов 1,2. В устройстве во время запуска силовые транзисторы 1,2 открываются короткими импульсами, а в установившемся режиме осуществляется пропорционально-токовое управление транзисторами 1,2, и переключение их происходит по безопасной траектории. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

119) (11) (51) 5 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 } 4447 2 83/2 4-07 (22) 27.06. 88 (46) 30.01. 90. Бко1. Р 4 (72) И.И.Филиппов и Б.П.Фоминых (53) 62 1.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1141545, кл. Н 02 N 7/537, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1192079, кл. И 02 М 7/537, 1984.

2 (5 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕПЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания. Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения плавного пуска, Преобразователь содержит силовые транзисто1539925,10 ры 1,2 и выходнои трансформатор 3.

К вторичной обмотке 5 подсоединены

Bf. õîäHîé выпрямитель 6 и емкостной сглаживающий фильтр 7. Базовые обмотки 8,9 выходного трансформатора 3 через третьи диоды i0,1 подключены к базоэмиттерным переходам силовых транзисторов 1 и 2, Первичная обмотка !2 трансформатора 13 тока включена последовательно с первичной обмоткой 4 выходного трансформатора 3.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания; 20

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения главного пуска.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы силовой части предлагаемого преобразо- 25 вателя, примеры исполнения; на фиг. 3 — схема узла управления; на фиг, 4 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя (индексы при переменных соответствуют элементам схемы по фиг. 1-3).

Преобразователь постоянного напряжейия (фиг. 1 и 2) содержит силовые транзисторы 1 и 2 и выходной трансформатор 3, первичная обмотка 4 которого включена в силовую цепь тран35 зисторов. 1 и 2. К вторичной обмотке

5 выходного трансформатора подключены выходной выпрямитель 6 и емкостный сглаживающий фильтр 7.

Базовые обмотки 8 и 9 выходного 40 трансформатора через диоды 10 и 11 подключень. к управляющим входам силовых транзисторов и 2. Первичная обмотка 12 трансформатора !3 тока включена последовательно с первичной обмоткой 4 выходного трансформатора 3, вторичные обмотки 14 и 15 через выравнивающие резисторы 16 и 17 подключены к базоэмиттерным переходам сило50 вых транзисторов 2 и 1, а крайние вы.воды обмотки управления, состоящей из полуобмоток 18.1 и 18.2, - к коллекторам управляющих транзисторов 19 и 20 (фиг. 3). Базы транзисторов 19 и 20 через резисторы 21 и 22 подключены к выходам 23 и 24 формирователя 25 управляющих импульсов. Дополнительная обмотка 26 выходного трансВторичные обмотки 14 и 15 трансформатора 13 тока через резисторы 16, 17 подключены к базоэмиттерным нереходам силовых транзисторов 1 и 2.

В устройстве во время запуска силовые транзисторы 1 и 2 открыаится короткими импульсами, а в установившемся режиме осуществляется пропорционально-токовое управление транзисторами

1,2 и переключение их происходит по безопасной траектории. 4 ил. форматора 3 через дополни1ельный выпрямитель 27 подсоединена к последольнои цепи, состоящеи из реэисто р и конденсатора 29, к общей точа 28 ке которых через резистор 30 подклю чека база транзистора 31, которая через резистор 32 соединена с выходом

33

3 формирователя 25 управляющих импульсов. Эмиттеры транзисторов 19,20

31 выводу 34 источника питания, к второму выводу 35 которого подсоединены эмиттеры транзисторов 36 — 38 р - и р-типа. При этом транзистор 36 шунтирует базоэмиттерный переход транзистора 38, между коллектором которого и общей точкой полуобмоток 18. 1

i8

8.2 трансформатора 13 тока включены последовательно соеJIHHpHHble резистор 39 и диод 40. Коллектор тран-.. зистора 37 через резисторы 41 и 42 соединен с базовыми выводами транзисторов 19 и 20. Базы транзисторов 36 . и 37 через резисторы 43 и 44 соединены с коллектором транзистора 31, а база транзистора 38 через резистор 45 — с выводом 34. Диод 46 включен между общей точкой полуобмоток 18. и 18.2 трансформатора 13 тока и клеммой 34, Преобразователь работает следующим образом.

Формирователь 25 управляющих импульсов вырабатывает последовательность однополярных импульсов, причем импульсы на выходах 23 и 24 сдвинуты между собой на 180 эл,град., а частота импульсов на выходе 33 в два раза вьппе частоты импульсов на выходах 23 и 24. В исходном состоянии.до момента времени to (фиг. 4) силовые транБ момент времени С„открывается транзистор 31. Открытому состоянию транзистора 31 соответствует открытое состояние транзистора 37 и закрытое состояние транзистора 38.

В результате открытия транзистора 37 протекает ток через резисторы 41 и 42 и базоэмиттерные переходы транзисторов 19 и 20, вызывая открытие последних. Так как открываются оба транзистора 19 и 20, обмотка 18 трансформатора 13 тока оказывается закороченной и в интервале времени силовой транзистор 1 закрывается.

Ток рассасывания неосновных носителей из базы силового транзистора 1

5

153992 зисторы 1 и 2 закрыты, конденсаторы 7 и 29 разряжены.

В момент времени t импульсом с выхода 23 формирователя 25 управляющих импульсов открывается тран- 5 зистор 19. Сигнал с выхода 33 удерживает транзистор 31 в закрытом состоянии. Закрытому состоянию транзистора 31 соответствует открытое состоя10 ние транзистора 38, и ток от источника питания замыкается по цепи: вывод 35 — переход коллектор — эмиттер транзистора 38 - резистор 39 - полуобмотка 18.1 трансформатора 13 токапереход коллектор — эмиттер транзистора 19 — вывод 34. Ток, протекающий через полуобмотку 18 ° 1, трансформируется во вторичную обмотку 14 трансформатора 13 тока ° Силовой транзис- 20 тор 1 открывается и за счет положительной обратной связи между обмотками 14 и 12 поддерживается в открытом состоянии. Падение напряжения на базоэмиттерном переходе транзистора

1 и резисторе 16 прикладывается к обмотке 14 трансформатора 13 тока и трансформируется в обмотку 18, в результате чего ток через транзистор 19 уменьшается или прекращается (если напряжение на полуобмотке 18.1 больше или равно напряжению между выводами 35 и 34).

В интервале времени С -t, входное напряжение через открытый транзистор

1 прикладывается к первичной обмотке выходного трансформатора 3 (полярность без скобок) и конденсатор 7 выходного фильтра заряжается. Одновременно напряжением обмотки 26 через выпрямитель 27 и резистор 28

40 происходит заряд конденсатора 29.

5 б трансформируется в полуобмотку 18,2 и замыкается через диод 46 и транзистор 20. Ток через резистор 39 и диод 40 отсутствует, так как закрыт транзистор 38.

В момент времени t закрывается транзистор 31, транзистор 20 остается в насыщенном состоянии, а транзистор 19 закрывается. В результате открывается силовой транзистор 2, и в интервале времени t -С продолжа3 ется заряд конденсаторов 7 и 29, В момент времени ty открывается транзистор 31, и в интервале времени

t+-t< силовой транзистор 2 закрывается, В результате последовательно-попеременной подачи отнирающих импульсов на базы силовых транзисторов 1 и 2 происходит заряд конденсатора выходного сглаживающего фильтра 7 и конденсатора 29, После очередного открытия силового транзистора 2 напряжение на конденсаторе 29 в момент времени t6 превышает пороговое значение (показано на фиг. 4 пунктиром), которое характеризуется тем, что в дальнейшей работе транзистор 31 не открывается импульсами формирователя 25 управляющих импульсов, а остается закрытым напряжением конденсатора 29.

Поэтому силовой транзистор 2 остается открытым до конца полупериода.

Переключение силовых транзисторов. в установившемся режиме происходит следующим образом, В момент времени открывается транзистор 20. Силовой транзистор 2 начинает закрываться, и в интервале времени -t ток рассасывания из обмотки 15 трансфор-. мируется в полуобмотку 18.1 и замыкается через транзистор 19 и диод 46.

Ток последовательной цепи, образован- ной открытым транзистором 38, резистором 39 и диодом 40, в интервале времени t -t также протекает через диод 46 и транзистор 19, уменьшая ток в диоде и увеличивая в транзисторе.

В момент времени ts заканчивается процесс рассасывания и транзистор 2 закрывается (конечной длительностью фронта спада тока можно пренебречь).

После закрытия транзистора 2, в интервале времени t8-t> напряжение на обмотках выходного трансформатора сохраняет свой знак (полярность в скобках) до тех пор, пока не закроются

1539925 диоды выпрямителя 6. В этом интервале времени (tz-t ) силовой транзистор 1 удерживается в закрытом состоянии напряжением обмотки 8 выходного трансформатора 3, а ток обмотки 14 трансформатора 13 тока замыкается чеpcs резистор 16, диод 10 и обмотку 8 выходного трансформатора 3.

После закрытия диодов выпрямителя 6 в момент времени ток намагничивания выходного трансформатора 6 замыкается через первичную обмотку и диод, шунтирующий силовой транзистор 1, напряжение на обмотках выходного трансформатора 3 меняет свой знак (полярность без скобок), диод 10 закрывается и ток обмотки 14 трансформатора 13 тока замыкается через базоэмиттерный переход силового транзистора 1. Транзистор 1 открывается и за счет положительной обратной связи между обмотками 12 и 14 трансформатора 13 тока удерживается в насы- 25 щенном состоянии.

Таким образом, в установившемся режиме коммутация силовых транзисторов осуществляется по безонасной траектории. 30

В момент времени t„ происходит переключение .транзисторов 19 и 20, при этом процессы в устройстве протекают аналогично описанным.

В случае короткого замыкания на

35 выходе преобразователя ипи подключения емкостной нагрузки напряжение на конденсаторе 7 уменьшается, разряжается конденсатор 29. В результате открывается транзистор 31 и время открытого состояния силовых транзисторов 1 и 2 сокращается.

Вследствие малой длительности открывающих импульсов (до 1-2 мкс) ток через силовые транзисторы 1 и 2 не превьпиает предельно допустимого значения даже при коротком замыкании на выходе преобразователя. При снятии короткого замыкания (ипи окончании процесса заряда подключенного конден50 сатора) преобразователь входит в установившийся режим и транзистор 31 закрывается.

В предлагаемом преобразователе постоянного напряжения отсутствуют перегрузки силовых транзисторов во время запуска при подключении к вторичной обмотке выходного трансформатора выпрямителя с емкостным сглаживающим фильтром, Переключение силовых транзисторов в установившемся реящме осуществляется по безопасной траектории. Это позволяет повысить надежность устройства.

Формула и з о б р е т е н и я

1!реобразоватепь постоянного напряжения, содержащий двухтактный инвертор с выходным трансформатором, к вторичной обмотке которого подсоединен выходной выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичные обмотки подсоединены к управляющим входам силовых транзисторов, а крайние выводы управляющей обмотки — к коллекторам первого и вто-. рого управляющих транзисторов одного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с первым входным выводом преобразователя, а базы - с выходами формирователя управляющих импульсов, третий управляющий транзистор противоположного типа проводимости, эмитсоединенный с вторым входным выводом преобразователя, а коллектором через последовательно соединенные первые резистор и диод — со средней точкой управляющей обмотки трансформатора тока, четвертый управляющий транзистор, эмиттер которого подсоединен к первому входному выводу преобразователя, а база через второй резистор подключена к выходу формирователя управляющих импульсов, второй диод, один вывод которого соединен со средней точкой управляющей обмотки трансформатора тока, о т и и ч а юшийся тем, что, с цепью повышения надежности путем обеспечения плавного пуска, введены пятый и ыестой унравпяющие транзисторы, дополнительный выпрямитель, конденсатор, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, а выходной трансформатор снабжен базовыми и дополнительной обмотками, при этом базовые обмотки через третьи диоды подключены параллельно базоэмиттерным переходам силовых транзисторов, дополнительная обмотка через дополнительный выпрямитель подключена к последовательной цепи, состоящей из третьего резисто1539925

1О ра и конденсатора, параллельно которому через четвертый резистор подключен базоэмиттерный переход четвертого управляющего транзистора колЭ

5 лектор которого подключен к базе пятого управляющего транзистора,.силовые выводы которого шунтируют базоэмиттерный переход третьего управляющего транзистора, и к базе шестого.

7 управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с вторым входным выводом преобразователя, а коллектор через пятый и шестой резисторы соединен с базами соответственно первого и второго управляющих транзисторов, а второй вывод второго диода соеди нен с первым входным выводом преобразователя, 1539925

М 4 (у и> ï

0ц

uKii

IKrg

Составитель В.Моин

Техред M.Ходанин Корректор С.Черни

Редактор А.Огар

Заказ 227 Тираж 487

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101