Резонансный самовозбуждающийся преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД и расширение частотного диапазона. Преобразователь выполнен на транзисторах 1 и 2 разного типа проводимости. Параллельно транзистору 1 включен последовательный колебательный контур, состоящий из первичной обмотки 7 выходного трансформатора 6 и конденсатора 5. Диоды 17 и 18 ограничивают напряжение на конденсаторе 5. При появлении в конце полупериода тока в диодах 17 и 18 происходит форсированное запирание транзисторов 1 и 2 по переходу коллектор-база. Обмотки положительной обратной связи 8 и 9 обеспечивают самовозбуждение преобразователя. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 М 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

3ц(:.ЫЙЗИ1

ВАщт1Г1" тЕ .ЕлЧ6РКИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

75 16 (21) 4636827/24-07 (22) 06.12.88 (46) 15.11.90. Бюл. М 42 (72) В,И. Барабаш (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1372537, кл. Н 02 М 3/335, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1368950, кл. Н 02 М 7/538, 1986. (54) РЕЗОНАНСНЫЙ САМОВОЗБУЖДАЮЩИЙСЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, Цель изобрете„„Я „„1607057 А1 ния — повышение КПД и расширение частотного диапазона. Преобразователь выполнен на транзисторах 1 и 2 разного типа проводимости. Параллельно транзистору 1 включен последовательный колебательный контур, состоящий иэ первичной обмотки 7 выходного трансформатора 6 и конденсатора 5. Диоды 17 и 18 дграничивают напряжение на конденсаторе 5. При появлении в конце полупериода тока в диодах 17 и 18 происходит форсированное запирание транзисторов 1 и 2 по переходу коллекторбаза. Обмотки положительной обратной связи 8 и 9 обеспечивают самовозбуждение преобразователя. 3 ил.

1607057

10

20

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

Цель изобретения — повышение КПД и расширение частотного диапазона.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства; на фиг. 2 — схема замещения для одного полупериода работы преобразователя; на фиг. 3 — диаграммы токов и напряжений.

Резонансный преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 управляемые ключи, подключенные к входным выводам 3 и 4, Конденсатор 5 входит в колебательный контур. Выходной трансформатор 6 содержит первичную обмотку 7, обмотки 8, 9 положительной обратной связи, подключенные через резисторы 10, 11 к управляющим переходам соответственно первого 1 и второго 2 управляемых ключей. Вторичная обмотка 12 через выходной выпрямитель 13 и фильтр 14 подключена к выходным выводам 15, 16 и диодную цепь, состоящую из первого 17 и второго 18 диодов. Индуктивность 19, включенная последовательно с первичной обмоткой 7 трансформатора 6, обозначает индуктивность рассеяния трансформатора 6. Конструктивно возможно также исполнение индуктивности 19 в виде отдельного дросселя.

В качестве управляемых ключей 1 и 2 использованы транзисторы различного типа проводимости, а свободные концы диодов 17 и 18 подключены к базам этих транзисторов, встречно по отношению проводимости их база-эмиттерных переходов.

На схеме замещения (фиг, 2), иллюстрирующей работу преобразователя в один полупериод, когда открыт транзисторный ключ 2 и закрыт транзисторный ключ 1, приведены; источник 20 входного напряжения, конденсатор 5, диод 18, эквивалентная индуктивность 21, включающая распределенную индуктивность силовой цепи и приведенную к первичной стороне индуктивность рассеяния трансформатора, индуктивность 22 первичной обмотки, обусловленная основным магнитным потоком (индуктивность намагничивания), один из диодов выпрямителя 13, выходной фильтр 14 с выходными выводами 23, 24для подключения нагрузки и транзисторный ключ 2.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании транзисторного ключа 2 (см. фиг,. 4) открывается диод выпрямителя

13 и от входного источника 20 начинает протекать ток по цепи: источник 20, конденсатор 5, индуктивность 21, диод 13, фильтр 14, транзисторный ключ?, источник 20. Если допустить, что активное сопротивление в этом контуре пренебрежимо мало, напряжения на диодах равны нулю, напряжение на конденсаторе фильтра 14 постоянно (при достаточно большой его емкости), а ток намагничивания трансформатора мал, то указанный процесс можно описать уравнением:

l =(E Uc) Г slo (), « С с где i — ток коллектора транзисторного ключа 2;

Š— напряжение входного источника 20;

UU — приведенное выходное напряжение;

С вЂ” величина емкости конденсатора 5;

L — величина индуктивности 21.

Форма тока коллектора транзисторного ключа приведена на диаграмме 25 (фиг, 5).

Напряжение на индуктивности 21 Ug, являющееся производным оттока, приведено на диаграмме 26 и описывается выражением

Ык=(E — Uo)cos () . у LÑ

Напряжение на конденсаторе 5 выражается формулой

U =(Š— U ) — (Š— Uo)cos () Гс и приведено на диаграмме 27. До тех пор, пока открыт диод выпрямителя 13, напряжение на индуктивности 22 первичной обмотки постоянно (диаграмма 28), равно напряжению на фильтре 14 Uo и в ней происходит нарастание тока намагничивания.

Когда напряжение на конденсаторе 5станет равным напряжению входного источника

20, т,е. Uc=E, происходит открытие диода 18 и ток намагничивания ичдуктивности 22 первичной обмотки эамь:кается в контуре; индуктивность 22, переход коллектор, база транзистора 2, диод 18, индуктивность 21, индуктивность 22, Укаэанный момент времени может быть определен:

zz = LE агссоа (— ) Таким обUо

Š— Оо ) разом, после завершения половины периода колебательного процесса и смены знака напряжения на первичной обмотке

7 (фиг. 1) трансформатрра, происходит открытие диода 18 и напряжение первичной обмотки 7 прикладывается к еще открытому транзисторному ключу 2, что предотвращает дальнейший рост напряжения и задержи1607057 вает формирование отпирающего импульса в обмотке 8 управления транзисторного ключа 1.

На интервале времени t2-1з происходит рассасывание носителей и запирание транзисторного ключа 2. Возникает выброс напряжения на первичной обмотке 7, который трансформируется в обмотку 8 управления и вызывает открытие транзисторного ключа 1. Начинается формирование второго полупериода колебаний, проходящего аналогично описанному с тем отличием, что теперь происходит разряд емкости и значение напряжения входного источника необходимо установить равным нулю, т.е. E=0. Форма тока коллектора транзисторного ключа 1 показана на диаграмме 29, Протекание тока через коллекторнобазовый переход, направление которого соответствует обратному току базы, способствует формированному рассасыванию избыточных носителей и ускоренному запиранию транзисторного ключа 2. Ввиду того, что тип проводимости транзисторного ключа 1 противоположен типа проводимости транзисторного ключа 2, коммутация первого протекает аналогично описанному с той лишь разницей, что момент коммутации соответствует разряду конденсатора 5, Таким образом, форсированное запирание транзисторных ключей способствует уменьшению длительности паузы в работе преобразователя, т.е. такого интервала времени, когда равны нулю напряжение на выходной обмотке 12 трансформатора 6 и ток, отдаваемый преобразователем в выходной фильтр 14. Умен ьшение паузы и связан ное с этим повышение рабочей частоты позволяет уменьшить емкость выходного фильтра

14 и увеличить выходную мощность при той же амплитуде тока коллектора транзисторных ключей, 5

Формула изобретения

Резонансный самовоэбуждающийся преобразователь постоянного напряжения, содержащий цепочку из двух согласно по10 следовательно соединенных управляемых ключей, подключенную к входным выводам преобразователя, и последовательный колебательный контур, состоящий из первичной обмотки выходного трансформатора и

15 конденсатора и включенный параллельно одному из управляемых ключей, причем вторичная обмотка выходного трансформатора через выходной выпрямитель и фильтр соединена с выходными выводами, а каждая из

20 двух обмоток положительной обратной связи через резистор соединена с управляющим переходом соответствующего управляемого ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расши25 рения частотного диапазона, в качестве управляемых ключей использованы транзисторы разного типа проводимости, подключенные эмиттерами к входным выводам, а точка соединения первичной обмотки вы30 ходного трансформатора и конденсатора соединена со средней точкой введенной цепочки из двух согласно последовательно соединенных диодов, включенной между базами транзисторов так, чтобы направ35 ление проводимости диода было противоположно направлению проводимости база-эмиттерного перехода соединенного с ним транзистора, 1607057 2 З

2б

Составитель В.Моин

Редактор О.Спесивых Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 3554 Тираж 498 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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