Транзисторный преобразователь напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в переменное. Цель изобретения - повышение надежности путем защиты транзисторов преобразователя от коротких замыканий . В преобразователь, содержащий транзисторный мост на транзисторах 1...4, трансформатор 9 с управляющими токовыми обмотками введены резистор 11, RC- цепь 13, 14, токоограничивающие резисторы 15, управляющие транзисторы 16, 17, дополнительный источник питания 18, запирающие резисторы 20. В трансформатор 9 введена запускающая обмотка. Схема позволяет повысить надежность преобразователя в работе путем предохранения его т ранзисторов от всех видов коротких замыканий за счет рационального расположения токовых и запускающей обмоток трансформатора, а также выбором номиналов токоограничивающих резисторов 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 7/537

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

5?f4>nc g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 4739455/07 (22) 21,09.89 (46) 30.05,92, Бюл, ¹ 20 (71) Специальное проектно-конструкторское бюро электротермического оборудования Производственного объединения

"Сибэлектротерм" (72) С,Н.Шмыков (53) 621.314.57(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N569028,,кл. Н 03 К 13/60, 1975, Авторское свидетельство СССР № 342271, кл, Н 02 M 7/537., 1969. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в переменное. Цель изобретения — повышеИзобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в переменное.

Известны схемы коммутации с защитой от перегрузки индуктивно-емкостной нагрузки. Для реализации защитных функций в устройство коммутации, содержащее коммутирующие транзисторы, включенные по мостовой схеме, в одну из диагоналей моста включена нагрузка, а в.другую — источник питания. Данное устройство содержит также два вспомогательных источника питания и дополнительные резисторы, по которым протекает ток нагрузки, Напряжение, снимаемое с них в момент превышения допустимого тока нагрузки, закрывает дополнительные транзисторы защиты по току.. Ю «1737681 А1 ние надежности путем защиты транзисторов преобразователя от коротких замыканий. В преобразователь, содержащий транзисторный мост на транзисторах 1...4, трансформатор 9 с управляющими токовыми обмотками введены резистор 11, RCцепь 13, 14, токоограничивающие резисторы 15, управляющие транзисторы

16, 17, дополнительный источник питания

18, запирающие резисторы 20. В трансформатор 9 введена запускающая обмотка. Схема позволяет повысить надежность преобразователя в работе путем предохранения его транзисторов от всех видов коротких замыканий за счет рационального расположения токовых и запускающей обмоток трансформатора, а также выбором номиналоь токоограничивающих резисторов.

2 ил, Известны также схемы транзисторных преобразователей напряжения, содержащее силовой транзисторный мост, задающий генератор на базе транзисторного моста, где управление всеми транзисторами обоих мостов осуществляется через управляющие обмотки трансформатора, включенные между базой и эмиттером транзистора за счет трансформаторной связи с током нагрузки, проходящим через токовую обмотку трансформатора. Данная схема проста, позволяет работать на высоких питающих напряжениях.

Недостатком этой схемы является отсутствие защиты от токов перегрузки при коротких замыканиях.

Целью изобретения является повышение надежности преобразователя в работе

1737681 путем защиты транзисторов от коротких за- ста, Базы второй пары транзисторов соединены с токоограничивающими резисторами мыканий.

Предложенная схема позволяет повы- 15, вторые концы которых подключены к сить надежность работы преобразователя коллекторам управляющих транзисторов путем защиты силовых транэист р эисторов от 5 16, 17, эмиттеры которых соединены с довсех видов коротких замыканий. полнительным источником питания 18, а баСущность изобретения заключается в зы — с схемой 19 управления. Запирающие способах защиты от двух видов коротких резисторы 20 включены между базами транзисторов второй пары 3, 4 и нулевой точкой замыканий.

При межвитковых замыканиях, когда 10 схемы, в тся скорость нарастания тока в Устройство работает следующим обрав емя т иг. 2 нагрузке, увеличивается падение напряже- эом, При открывании во время т (фиг. ) ния на индуктивностях токовых оковых обмоток, схемой 19 управления одного из транзисточто приводит к кратковременному запира- ров, например транзистора 16, протекает ниютранзисторов,.к эмиттерам которыхто- 15 базовый ток!ьз (фиг, 2 а) к нулевой точке. ковые обмотки подключены, а благодаря Транзистор 3отпирается и через запускаюналичию положительной обратной связи за- щую обмотку трансформатора 9 начинает пи аются транзисторы, к которым подклю- протекать ток I 4(ф ., ) фиг. 2 г ж) от источника 10 пира чены обмотки управления, и ток через питания через реэист р то ы 11, 14, емкость 13, нагрузку прекращается. 20 транзистор 3. Время и величина этого тока

НТОВ 1 1, При наличии коротких замыканий в на- определяется параметрами элементов грузке на "землю", которая соединена с ну- 14, 13, 9. Благодаря наличию трансформалевой точкой, ток начинает протекать от торной связи между запускающей и уписточника питания через место замыкания, равляющей обмотками транзистор 2 шунтируя токовые обмотки. Благодаря на- 25 открывается, шунтируя резистор 11, и начиличию положительной обратной связи ток, нает протекать ток! 2 (фиг. 2 з) через нагрузпоступающий в транзисторы через обмотки ку 12, открыв транзисторы 2, 3 и токовую управления, прекращается и транзисторы обмотку трансформатора 9, Полярность наопять-таки запираются, таким образом пряжения на.обмоткахтрансформатора для обеспечивается защита транзисторов от ко- 30 этого режима указана на фиг, 1, ротких замыканий. Ток через нагрузку 12, имеющую индукНа фиг. 1 представлена электрическая тивный характер, начинает нарастать и бласхема преобразователя напряжения; на годаря положительной обратной связи фиг, 2 — диаграмма работы преобразователя между токовой обмоткой, подключенной к напряжения. 35 транзистору 3, и обмоткой управления транТранзисторный преобразователь на- зистора 2, последний остается в открытом пря>кения содержит транзисторный мост с состоянии из-за роста тока Im (фиг. 2 г). В транзисторами 1 — 4, с разрядными диодами нормальных режимах схема управления от5 — 8, ф мато а 9 с обмотками управ- крывает транзистор 2 на время меньше, чем ления, включенными разнополярно к базам 40 время достижения током через индуктивиэмиттерам первойпарытранзисторов1,2, ную нагрузку 12 величины, при которой подсоединенных коллекторами к источнику удерживается положительная обратная

10 питания. Параллельно транзисторам связь(1удфиг. 2 з) иэ-за короткого переднего первой пары включены резисторы 11. В ди- фронта тока los, проходящего через токовую агональ моста подключена нагрузка 12, име- 45 обмотку. ющая индуктивный характер, Параллельно наг зке подсоединена последовательная схемой управления 19 транзистора 16 зацепь, состоящая из запускающей обмотки крывается и транзистор 3 через свой запитрансформатора 9, емкости 13 и резистора рающий резистор 20. ЭДС самоиндукции

14. 50 трансформатора 9 меняет полярность на

Запускающая обмотка включена разно- противоположную и происходит резкое заполярно с одной из обмоток управления, пирание транзистора 2, но запирающее наимеющей с ней общую точку. Токовые об- пряжение íà его переходе база — эмиттер не мотки трансформ т форматора включены между достигает опасных значений из-за шунтируэмиттерами второй пары транзисторов 3, 4 55 ющего действия перехода база — эмиттер и нулевой точкой источников питания 10(18) транзистора 1, по которому протекает ток разнополярно по отношению к нулевой точ- !у (фиг, 2 м) в прямом направлении, открыке, но однополярно с но с обмотками управле- вая его, но ток через него не проходит, так ния, подключенными к транзисторам 1, 2 как ток нагрузки протекает от нагрузки чепервой пары в противоп оположных плечах мо- рез диод 5 Is (фиг. 2 н), источник питания и

1737681

55 токовую обмотку трансформатора 9 и диод

8 (Is фиг. 2 л), постепенно уменьшая свое значение. При этом ЭДС самоиндукции токовой обмотки, подключенной к диоду 8, наводится с обратным знаком (относитель- 5 но обозначений на фиг. 1), в запирающем для транзистора 2 направлении. При открытии во время. транзистора 17 схема работает аналогично до времени tz(фиг. 2), ноток через нагрузку меняет свое направление. 10

В случае возникновения короткого замыкания во время tK> (фиг. 2), когда открыты транзисторы 2, 3, в точке 21 транзистор 2 не выходит из строя, так как прекращается протекание тока через токовую обмотку, а 15 емкость 13 разряжается током!14 через место короткого замыкания, нулевую точку, диод 7 и запускающую обмотку трансформатора, причем формируется импульс, запирающей полярности для транзистора 2. 20

Если точка короткого замыкания возникает на другом конце нагрузки, то транзистор 2 также запирается из-за прекращения протекания тока через токовую обмотку, подключенную к транзистору 3. 25

Еще одним видом коротких замыканий являются межвитковые, вследствие которых уменьшается индуктивность нагрузки и следовательно возникает быстрый рост тока через нее, 30

Для защиты от межвитковых коротких замыканий напряжение источника питания

18 и величина токоограничивающих резисторов 15 выбирается так, что при нормальных величинах тока и скорости его 35 нарастания, когда уменьшение базового тока транзисторов 3, 4 вследствие роста напряжения на токовых обмотках трансформатора не выводит транзисторы 3, 4 из насыщения. 40

В случае возрастания скорости изменения тока через нагрузку вследствие коротких замыканий возрастает напряжение на эмиттере транзистора 3 (4). Он начинает выходить из насыщения, ограничивая рост то- 45 ка через нагрузку и, если ток прекращает свой рост, обрывается положительная обратная связь между токовой и управляющей обмотками трансформатора, ЭДС самоиндукции меняет свой знак, что приводит к 50 запиранию транзистора 2 (1). В этом случае выход из строя транзистора 3 (4) не происходит, так как запирание может происходить при малых токах через него и при высокой скорости изменения этих токов, И активный режим при малых токах для транзистора не опасен, Далее, если Z< скачком станет равным нулю, все напряжение будет прикладываться к токовой обмотке и произойдет кратковременное запирание транзистора 3 (4) и вследствие положительной обратной связи закрывается также транзистор 2 (1), причем последний так и остается в запертом состоянии, так как запускающая обмотка не сможет сформировать ему импульс управления, будучи. закороченной через Z<.

Формула изобретения

Транзисторный преобразователь напряжения, содержащий транзисторный мост, входом подключенный к входным выводам, а выходом — к цепи нагрузки, трансформатор, имеющий токовые обмотки, обмотки управления которого подключены к управляющим переходам верхних транзисторов моста, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем защиты транзисторов от коротких замыканий, в него введены RC-цепь, два резистора, два управляющих транзистора, два токоограничивающих и два запирающих резистора и дополнительный источник питания, а в трансформатор введена запускающая обмотка, причем запускающая обмотка и RCцепь соединены последовательно и подключены параллельно цепи нагрузки, токовые обмотки трансформатора включены последовательно с эмиттерами нижних транзисторов преобразователя, однополя рно с обмотками управления, подключенными к верхним транзисторам синфазных плеч, запирающие резисторы подключены соответственно между базами нижних транзисторов и общей точкой соединения токовых обмоток трансформатора, базы нижних транзисторов через соответствующие токоограничивающие резисторы и управляющие транзисторы подключены к клеммам дополнительного источника питания, а введенные резисторы — параллельно силовым переходам соответствующих верхних транзисторов моста, 1737681 ю режим Ра5аяа после ио ОшгОгО

Составитель С.Шмыков

Техред М,Моргентал

Редактор Л.Народная

Корректор Т.Палий

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

Заказ 1904 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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