Ключевой транзисторный преобразователь напряжения

 

Использование: преобразование постоянного напряжения в переменное для систем вторичного электропитания и автоматики . Сущность изобретения: в силовую цепь, коммутируемую силовым транзистором, последовательно включен резистивный датчик. тока, шунтированный дросселем. ЭДС самоиндукции дросселя позволяет при токовых перегрузках создать значительный для срабатывания триггерного элемента уровень напряжения . После процесса спада этой ЭДС сопротивление на цепи из элементов резко снижается до уровня активного сопротивления обмотки дросселя, что повышает КПД преобразователя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (! !) (5!)5 Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕ ).НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869049/07 (22) 21.06.90 (46) 30.06.93. Бюл.М 24 (71) Научно-исследовательский институт электромеханических приборов (72) А.А.Леонович (56) Ромаш Э.М. Высокочастотные транзисторные преобразователи. М.: Радио и связь, 1988, с.152, рис.5.16.

Авторское свидетельство СССР

N. 1257776, кл. Н 02 М 3/335, 1984. (54) КЛЮЧЕВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: преобразование постоянного напряжения в переменное для сисИзобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических величин, и может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника питания с импульсным преобразованием и/или управлением и с защитой от перегрузок по току.

Целью изобретения является повышение КПД ключевого транзисторного преобразователя напряжения, содержащего систему защиты от токовых перегрузок с резистивным датчиком, включенным последовательно в силовую цепь преобразоватЕля ° путем уменьшения мощности, рассеиваемой резистивным датчиком тока.

На фиг.1 приведен пример исполнения устройства в виде однотактного ключевого преобразователя напряжения; на фиг.2-o(:циллограммы токов силового транзистора 4 тем вторичного электропитания и автоматики. Сущность изобретения: в силовую цепь, коммутируемую силовым транзистором, последовательно включен резистивный датчик тока, шунтированный дросселем. ЭДС самоиндукции дросселя позволяет при токовых перегрузках создать значительный для срабатывания триггерного элемента уровень напряжения. После процесса спада этой ЭДС сопротивление на цепи из элементов резко снижается до уровня активного сопротивления обмотки дросселя, что повышает КПД преобразователя. 2 ил. и параллельной цепи из резистивного датчика тока 2 и дросселя 10 (сплошная линия) и резйстивного датчика тока 2 (прерывистая линия). Ключевой преобразователь напряжения содержит систему защиты от токовых перегрузок 1 с резистивным датчиком тока

2. включенным последовательно в силовую + цепь преобразователя и выходом подклю- О ченным к цепи управления 3 силовым тран- Ch эистором 4 через пороговый элемент 5 и триггерный элемент 6, 7 и 8 — соответственно трансформатор и нагрузка преобразователя, 9 — задающий генератор. Резистивный датчик тока 2 шунтирован дросселем 10.

Триггерный элемент 6 выполнен с входом 11 для установки его в первое состояние и входом 12 для установки его во второе состояние.

Устройство работает следующим образом.

1824661

При поступлении питающего напряжения на вход преобразователя пороговый элемент 5 устанавливается в первое состояние. B этом состоянии он не влияет íà состояние триггерного элемента 6.

Триггерный элемент 6 устанавливается во второе состояние. В этом состоянии он через цепь управления 3 запирает силовой транзистор 4, т.е. сигналом триггерного элемента 6 преобразователь остается отключенным при наличии на его входе напряжения питания.

Преобразователь включается пусковым импульсов, поступающим на вход 11 триггерного устройства 6. Пусковой импульс переключает триггерный элемент 6 в первое состояние, и он больше не воздействует на силовой транзистор 4 преобразователя. С этого момента времени силовой транзистор

4 периодически отпирается и запирается сигналами задающего генератора 9, поступающими на его базу через цепь управления 3. Период работы преобразователя равен ts -ц.

8 момент времени t> сопротивление обмотки дросселя 10 равно бесконечности, поэтому сопротивление параллельной цепи из элементов 2 и 10 равно сопротивление Rz резистивного датчика тока 2, т.е. величина напряжения на резистивном датчике тока 2 прямо пропорциональна току силового транзистора 4.

Если в момент времени t> величина тока силового транзистора 4 находится в допустимых пределах, то состояние порогового

5 и триггерного 6 элементов не изменяется и преобразователь продолжает работать.

Если в момент времени ti величина тока силового транзистора 4 оказалась выше допустимой, то пороговый элемент 5 переключается во второе состояние ч переключает своим сигналом триггерный элемент 6 во второе состояние, что приводит к запиранию силового транзистора 4, т.е. к отключению преобразователя до устранения перегрузки и включения преобразователя пусковым импульсом.

При нормальной работе преобразователя и неизменном сопротивлении нагрузки 8 через транзистор 4 проходят практически прямоугольные импульсы тока, длительность которых равна O — ti, а амплитуда равна 1. Эти импульсы приведены на фиг.2 сплошной линией. Эти импульсы тока проходят через параллельную цепь иэ резистивного датчика тока 2 и дросселя 10.

Собственная постоянная времени

O — t> дросселя 10 выбрана значительно меньше длительности тз — ti импульсов тока. проходящего через резистивный датчик тока 2, и в приведенном примере исполнения преобразователя составляет 0,1 сз — ti.

Активное сопротивление йю обмотки дросселя 10 выбрано значительно меньше, чем сопротивление R2 резистивного датчика тока 2; в приведенном примере исполнения преобразователя Rip - 0,1Яр.

В интервале времени 12 — О, определяемом собственной постоянной времени

10 дросселя 10, полное сопротивление его обмотки уменьшается от величины оо до величины Rtp, Соответственно, полное сопротивление параллельной цепи из элементов 2 и 10 из"5 меняется в интервале времени t2 — t> от величины R2 до величины 81о, а ток резистивного датчика 2 уменьшается до величины 0,1l (см.фиг,2, прерывистая линия).

При этом мощность, рассеиваемая па20 раллельной цепью элементов 2 и 10, уменьшается от величины I Rzpo величины I Rip u остается на этом уровне в интервале времени tz тз

В интервале времени t> — тз средняя мощность, рассеиваемая параллельной цепью из элементов 2 и 10, не превышает

0,2 мощности, рассеиваемой резистивным датчиком тока в прототипе. В интервале времени u — М за счет отключения транзистора 4 появляется ЭДС самоиндукции дросселя 10 и, соответственно, импульс мощности, рассеиваемой элементами

2 и10.

Однако с учетом отмеченных потерь

35 сред мощность, рассеиваемая параллельной цепью из элементов 2 и 10 за время работы преобразователя, не превышает 0,3 мощности, рассеиваемой датчиком тока в прототипе, за счет чего повышен КПД клю40 чевого преобразователя напряжения. Поло жительный эффект от применения изобретения тем больше, чем ниже напряжение силовой цепи, в которой включен датчик тока, В двухтактном варианте исполнения преобразователя в эмиттер каждого силового транзистора 4 включен резистивный датчик 2, шунтированный дросселем 10.

Каждый датчик соединен с соответствую50 щим входом порогового элемента 5, Работает преобразователь так же, как приведенный на фиг 1.

Формула изобретения

Ключевой транзисторный преобразова55 тель напряжения, содержащий систему защиты от токовых перегрузок с резистивным датчиком тока, включенным последовательно в с«лoeye цепь преобразователя и оыходсм подключенным к цепи управления с«л< ° . -.l т э 3н. 1«стл;. .,!,,:. ., .об огОБый и

1824661

Составитель А. Леонович

Техред М.Моргентал Корректор Е, Папа

Редактор С. Кулакова

Заказ 2227 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 триггерный элементы, о т л N ч а ю шийся тем, что, целью повышения КПД, резистивный датчик тока шунтирован введенным дросселем, активное сопротивление обмот- ки которого значительно меньше, чем со- 5 противление резистивного датчика тО л, il собственная постоянная времени э длительно меньше длительности импульсов тока, проходящего через резистивный датчик тока.