Регулируемый конвертор

 

Союз Советсник

Социал истичесник

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.09.77 (2I) 2542457/24-07 с присоединением заявки 3%— (23) Приоритет

Опубликовано 05.02 80 Бюллетень .% 5

Дата опубликования описания 08.02.80

)М. Кл.

Н 02 М 3/335

Всударетивииьй кеаитвт

СССР ие делам изобретений н етирытий

) УД f(621. .314.57

088.8) (72) Авторы изобретении

В. В. Петров, В. Я. Гавриленко и Ф. И. Александров (7I) Заявитель (5 Ц РН УЛИРУЕМЫЙ КОНВЕ .Г ТОР

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в автономных системах электропитания аппара- туры связи и автоматики, Известны преобразоватечи напряжения, содержащие задающий генератор, усилЫ5 гель мощности, выпрямитель с фильтром и схему защиты от перегрузок, например 111 .

Недостатком известного преобразова10 геля является низкий КПЙ, т.к. в нем задающий генератор и схема защиты питаются от низкого напряжения, полученного из высокого напряжения посредством гашения большей части напряжения на т5 балластном резисторе, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является однотактный регулируемый конвергор постоянного напряжения, содержащий силовой и вспомогательный усилительные каскады, включенные в первичные полуобмотки выходного трансформатора,- вторичная обмотка которого нагружена на одно2 полупериодный выпрямитель с j,C -фильтром, а также модулятор ширины импульсов, управляющий коммутацией транзистора силового каскада, и схему управления

$2) . Недостатками этого преобразователя являются низкая функциональная надежность, так как в нем не обеспечивается защита элементов схемы при коротких замыканиях, и значительные потери мощности в модуляторе ширины импульсов и в цепи возбуждения силового транзистора, особенно при повышенном входном напря-, жении.

Белью данного изобретения является повышение функциональной надежности и

КПД преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что регулируемый транзисторный конвертбр, содержащий силовой и вспомогательный усилительные транзисторные каскады, включенные в первичные полуобмотки выходного трансфс эма ора, вторичная обмотка которого нагружена на однополупериод-ны и выпрями тель и L С Д-филь rp, а так3 714,> же, >,«>««; ля Г«>}> >«««« «т««ы и > «пульсе««и схему уп«>«>«;:«>««ия, с««яб>кен йерв««««и втори«м до- пол>«итал>»«««ми тра>«эисгорами, выходной трансфер магер снабжен дополни тельной обмоткой о последовательно вклкченн«.«м

5 первым диодом, я модулятор ширины импульсов выполнен в виде дополнительного трансформ атора с перви чной, в гори чной обмотками и обмоткой управления с пос«тедовательно включенным вторым диодом, причем первичная обмотка дополнительного . трансформатора через ограничительный резистор включена параллельно дросселк> упомянутого фильтра, обмотка управления через второй диод подключена к схеме уп- «> равления, вгоричная обмотка через первую параллельную RC.— öåïî÷êó подключена к параллельно соединенным входам первого и второго дополнительных транзисторов, эмиттеры которых соединены через вторую „о параллельную КС-цепочку с базой транзистора силового усилительного каскада, коллектор первого дополнительного транзистора соединен с эмиттером транзистора силового усилительного каскада, коллектор второго дополните>тьного транзистора подключен к одному из концов дополнительной обмотки выходного трансформатора через первый диод, другой конец которой соединен с эмигтером силового «> транзистора усилительного каскада, а между коллектором второго дополнительного транзистора и средней точкой первичных полу-обмоток выходного трансформатора включена третья параллельная RC-цепочKB

На чертеже представлена принципиальная схем а регулируемого ко ивер тора.

Конвертор содер>кит силовой 1 и вспомогательный 2 усилительные транзистор- 4О нь«е каскады, включенные в первичные полуобмогки 3 и 4 выходного трансформатора 5. Вторичная обмотка 6 выходного трансформатора 5 нагружена на однополупериодный выпрямитель 7 и ЬСДфильтр 8 с дросселем 9. Преобразователь снабжен первы м l 0 и вторы м 1 1 дополнительными. транзисторами. Выходной трансформатор 5 снабжен дополнительной обмоткой 12 с последовательнб включен- so ным первым диодом 13.

Модулятор ширины импульсов 14 преобразователя выполнен в виде дополнительного трансформатора 15 с первичной

16, вторичной 17 обмотками и обмоткой управления 18 с последовательно включенным вторым диодом 19, Первичная обмотка 16 дополните>тьного трансформатора 1.5 через огряничис

88 4 тельный резистор 20 вкл««е>«я ««аряллельно дроселк> ..«. Об«огкя управления 18 доп олни тел ь ного г ра нс форм а тора 1 5 с последовательноо включенны м B горы м диод-ом 19 подключена к схеме управления 21.

Вторичная об«>огка 17 дополнительного трансформатора 15 через первую параллельную R>C-цепочку 22 подключена к параллельно соединенным входам первого

1 0 и второго 1 1 дополни тельных транзисторов. Змигтеры этих транзисторов соединены через вторую 23 параллельную

RC-цепочку с базой транзистора 1 силового усичигельного каскада.

Коллектор первого дополнительного транзистора 10 соединен с эмигтером транзистора 1 силового усилительного каскада. Коллектор второго дополнительного транзистора 11 подключен через диод 13 к одному из концов дополнительной обмотки 12 выходного трансформатора 5. Второй конец дополнительной обмотки 12 соединен с эмигтером силового транзистора 1.

Между коллекгоро«> второго дополнительного транзистора 11 и средней точкой первичных полуобмогок 3 и 4 выходного трансформатора 5 включена третья параллельная gC цепочка 24. Для запус.ка преобразователя служит пусковая цепь 25, Принцип действия предложенного преобразователя заключается в следующем.

Силовой транзистор 1 обеспечивает рабочий ход, при котором мощность пере-. даегся через полуобмотку 3 выходного трансформатора 5, однополупериодный выпрямитель 7 и дроссель 9 на выход преобразователя. Вспомогательный транзисторный каскад 2 подключаег к входному напряжению первичную полуобмогку 4 Bblходного трансформатора 5 и обеспечивает обратное перемагничивание трансформатора 5 при запертом от внешнего сигнала силовом транзисторе 1, причем время обратного перемагничивания трансформатора 5 меньше времени запертого состояния силового транзистора l.

Особенностью конвертора является наличие интервала паузы в каждом периоде работы выходного трансформатора 5, Запуск преобразователя осуществляется путем подачи входного няпряжения и при помощи цепи запуска 25, выполненной, напри мер, из пос ледо ва тельно с оединенных кнопки и резисгора. При запус««> подяегся запирающий сигнал на первый дополнительный транзистор 10 и ог714588

5 пираюший сигнал на второй дополнительныft транзистор 11, когорый подаеr через переход коллек тор-эми rrep, вторую

23 и третью 24 параллельные КС-цепочки отпирающий сигнал на базу силового транзистора 1. Дальнейшее удержание транзисторов 1 и 11 в открытом состоянии, а транзистор 10 в закрытом состоянии обеспечивается за счет положительной обратной связи через выходной трансфор- 0 матор 5, выпрямитель 7, дроссепь 9, дополнительный трансформатор 15 и первую, параллельную RC-цепочку 22. Причем базовый ток силового транзистора 1 поступает от дополнительной обмотки 12 вы- 15 ходного трансформатора 5 через диод 13.

Процесс переключения силового транзистора 1 происходит следующим образом, Напряжение с дросселя 9, имеющее прямоугольную форму, подается через огра- 20 ничительный резистор 20 на первичную обмотку 16 дополнительного трансформатора 15. Дополнительный трансформатор 15 перемагничивается в прямом направлении и задает временные интервалы модулято- 25

pQ ширины импульсов 14. При насышейии сердечниса дополнительного трансформатора 15 падает до нуля напряжение на его вторичной обмотке 17 и конденсатор первой 22 параллельной Г С-цепочки ревер- З0 сирует ток на параллельных входах goполнительных транзисторов 10 и 11, осуществляя их активное переключение, Одновременно обрывается вторым дополнительным транзистором 11 прямой базовый 3s ток силового транзистора 1, подаваемый с дополнительной обмотки 12 выходного трансформатора 5 через диод 13. Силовой транзистор 1 отключается и заканчивается рабочий ход трансформатора 5. 40

При его отключении конденсатор второй параллельной RC-цепочки 23 через открытый дополнительный транзистор 10 способствует рассасыванию избыточного заряда в базе силового транзистора 1, что обеспечивает улучшение форсировки отключения и уменьшение динамических потерь мощности в силовом транзисторе 1. При отключении силового транзистора 1 ме няется полярность напряжения на дросселе 9 и вместе с этим меняется полярI ъ ность напряжения на вторичной обмотке

17 дополнительного трансформатора 15.

Этим напряжением дополнительный транзистор 11 удерживается в закрытом со- 55 стоянии, дополнительный транзистор 10

3 в открытом состоянии и поэтому силовой транзистор 1 закрыт, т,е. в его работе — — — ФФФФФ наступает пауза. Длительность паузы определяется временем обратного перемагничивания дополнительного трансформатора 1 5 от напряжения, пос тупающего c дросселя 9. С началом паузы происходит обратное перемагничивание трансформатора 5 при помощи вспомогательного транзистора 2 и первичной полуобмотки 4.

Окончание паузы происходит при насыщении сердечника дополнительного трансформатора 15, при этом падает до нуля напряжение на его вторичной обмотке 17 и конденсатор первой 22 параллельной ЯС цепочки обеспечивает реверс базовых токов дополнительных транзисторов 10 и

11. При этом через третью 24 и вторую

23 параллельные RC-цепочки дается начальный бросок базового гока силового транзистора 1 ог внешнего источника питания, а удержание всех транзисторов Ilpoизводится по цепи положительной обратной связи, как это описано выше. Регулирование осуществляется путем изменения временных интервалов модулятора ширины импульсов 14 (рабочий ход, пауза), которые зависят or тока подмагничивания обмотки управления 18 дополнительного трансформатора 15 через второй диод 19, задаваемого схемой управления 21.

Временные интервалы модулятора ширины импульсов 14 выбраны так, что выходной трансформатор 5 не насыщается в интервале рабочего хода, а работает на линейном участке. Рабочий ход соответствует режиму перемагничивания дополнительного трансформатора 15 b прямом направлении, а пауза соответствует обратному перемагничиванию дополни тельного трансформатора 15.

При коротком замыкании колебания в преобразователе срываются автоматически за счет того, что дополнительнь II трансформатор 15 насыщается в одном направлении, т.е, амплитуда попуволны напряжения на дросселе 9 в рабочий ход возрас- тает и уменьшается время рабочего хода, обратная попуволна напряжения на дросселе 9 пропадает, и по этой причине конденсатор первой 22 параллельной RC-цепочки не перезаряжается, дополнительный транзистор 11 не открывается а силовой транзистор 1 не получает начального броска базового тока.

Эффективность описываемого устройства по сравнению с цротогипом заключается в повышении функциональной надежнос-. ти за счет обеспечения защиты силового

Составитель Г. Огнев

Редактор А. Лукин — Техред Н. Ковалева

Корректор Ю, МакаРенко

Заказ 9309/57 Тираж 783 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

1 Зфф - . 2

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 l

7 71458 транзистора при коротком замыкании на нагрузке, а следовательно, исключении выхода его из строя по этой причине.

Предлагаемый преобразователь имеет более высокий КПД за счет уменьшения потерь в силовом транзисторе, так как в нем осуществляются форсированное включение и выключение, а также за счет низких потерь в цепи управления силовым транзистором, так как для питания его 0 входа используется низковольтная дополнительная обмотка силового (выходного) трансформатора, который работает на линейном участке, в то время как в прототипе для атой же цели используется вто- 15 ричная обмотка управляемого генератора, трансформатор которого работает в насыщенном режиме, Формула изобретения

Регулируемый конвертор, содержащий подсоединенные к входным выводам транзисторные инверторные каскады с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и LCllфильтр подсоединена к выходным выводам, которые через широтно-импульсный моду8 8 лятор связаны с транзисторами инвертор-, ногокаскада, о тли чаюш ийся тем, что, с целью повышения функциональной надежности и повышения КПД

1 конвертор снабжен дополнительными гранзисторвми, базы и эмиттеры которых объединень соответственно между собой и подключены через первую RC-цепочку к обмотке дополнительного трансформатора, другая обмотка которого подсоединена к широтно-импульсному модулятору, третья обмотка через резистор подсоединена к дросселю 4 СД-фильтра, причем эмиттеры дополнительных транзисторов через вторую КС-цепочку подсоединены к транзистору инверторного каскада, коллекторы этих транзисторов подсоединены через диод к дополнительной обмотке выходного трансформатора, а коллектор одного из этих транзисторов соединен через третью

КС-цепочку с входным выводом, который .связан через резистор с базой другого дополнительного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ж. Funkgcbou, ФРГ, 1969, J4 2,с. 49-52.

2. Авторское свидетельство СССР

N 310340, кл; Н 02 М 3/20, 1970.