SU1713059A1 - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани . Преобразова-/Sтель содержит выходной трансформатор 1, силовые транзисторы 4, 5, базовый 8 и управл ющий 12 трансформаторы, коммутирующие транзисторы 16, 17 и пороговый ограничитель тока 15. При работе преобразовател  длительность открытого состо ни  каждого силового транзистора 4, 5 определ етс  временем насыщени  магнитопрово- да управл ющего трансформатора 12, при этом ток насыщени  ограничен пороговым ограничителем тока 15, а изменение пол рности управл ющего напр жени  на выходной обмотке 11 управл ющего трансформатора 12 происходит только после полного запирани  ранее открытого силового транзистора 4

Description

СО

о ел ю

Изобретение относитс  к преобразовадельной технике и может быть использовано в системах вторичного электропитани ,

устройствах промышленной зл1ектроники и

электропривода.

Известно техническое решение, содержащее самовозбуждающийс  инвертор с насыщающимс  выходным трансформатором , в котором силовые транзисторы управл ютс  током обмоток положительной обратной св зи, ограниченным резисторами,

Данное устройство имеет низкую надежность , особенно при высоком (до 600 В) напр жении питани  и не работоспособно на высокой частоте.

Наиболее близким  вл етс  высокочастотный транзисторный инвертор, содержащий конденсаторный делитель напр жени , выходной трансформатор с силовой , выходной обмотками и обмоткой положительной обратной св зи, базовый трансформатор, вторичные обмотки которого , подключены ко входам силовых транзисторов , а первична  обмотка через токоограничивающий резистор подключена к обмотке положительной обратной св зи выходного трансформатора.

Данна  схема при устранении насыщени  выходного трансформатора не обеспечивает симметричного перемагничивани  его сердечника, а плавно насыщающийс  базовый трансформатор не обеспечивает быстрого выключени  силовых транзисторов . Эти факторы  вл ютс  результатом невысокой надежности и быстродействи  инвертора.

Цель изобретени  - повышение надежности и быстродействи .

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в схему преобразовател  посто нного напр жени , содержащую конденсаторный делитель входного напр жени , выходной трансформатор с силовой, выходной обмотками, а также обмоткой положительной обратной св зи, базовый трансформатор, вторичные обмотки которого подключены ко входам силовых транзисторов , а последовательно с первичной обмоткой включен токоограничивающий резистор , введены управл ющий трансформатор с первичными и вторичными обмотками, коммутирующие транзисторы, базовый и пусковые резисторы, базовые диоды, а также пороговый ограничитель тока вспомогательного источника напр жени , причем к первичной обмотке базового трансформатора через токоограничивающий резистор подключена вторична  обмотка управл ющего трансформатора, к средней точке его первичных обмоток подключен выход порогового ограничител  тока, вход которого соединен с одним полюсом вспомогательного источника напр жени , второй полюс которого соединен с эмиттерами коммутирующих транзисторов, коллекторы последних соединены с крайними выводами первичных обмоток управл ющего трансформатора , базовые диоды включены между эмиттерами и каждой из баз, а между базами коммутирующих транзисторов включена последовательна  цепочка из базового резистора и обмотки положительнойобратной св зи выходного трансформатора, а пусковые резисторы включены между коллекторами одних и базами других коммутирующих транзисторов.

При разбросе коэффициентов усилени  силовых транзисторов возникает посто нна  составл юща  тока намагничивани  базового трансформатора, выравнивающа  врем  рассасывани  силовых транзисторов, уменьшаетс  несимметри  выходного напр жени  преобразовател , что обеспечивает повышенную надежность устройства по сравнению с прототипом.

Наличие порогового ограничител  тока обеспечивает в отличие от прототипа формирование импульса управлени  с крутым спадом, а затем активное выключение силового транзистора токами намагничивани  базового и управл ющего трансформаторов , что уменьшает врем  рассасывани  силовых транзисторов.

Уменьшение и выравнивание времени рассасывани  силовых транзисторов обеспечивает повышенное быстродействие устройства , и его работоспособность на частотах, где врем  полупериода сравнимо с временем рассасывани .

На чертеже изображена электрическа  принципиальна  схема предлагаемого преобразовател  напр жени .

Преобразователь содержит выходной трансформатор 1 с силовой обмоткой 2, включенной между средней точкой конденсаторного делител  3 выходного напр жени  и соединенными эмиттером и коллектором силовых транзисторов 4, 5 соответственно , а коллектор и эмиттер силовых транзисторов 4, 5 подключены к крайним выводам конденсаторного делител  3, входы силовых транзисторов 4, 5 соединены со вторичными обмотками 6, 7 базового трансформатора 8, первична  обмотка 9 которого через токоограничивающий резистор 10 подключена ко вторичной обмотке 11 управл ющего трансформатора 12, первичные обмотки 13, 14 последнего средней точкой соединены с выходом порогового ограничител  тока 15, а крайними - с

коллекторами коммутирующих транзисторов 16, 17 и с выводами пусковых резисторов 18, 19, вт-орые выводы которых соединены с базами коммутирующих транзисторов 16 и 17 соответственно, куда подключены также катоды базовых диодов 20, 21, аноды последних соединены между собой, с эмиттерами коммутирующих транзисторов и с одним полюсом вспомогательного источника напр жени  22, второй полюс которого соединен с выходом ограничител  тока 15, между базами коммутирующих транзисторов 16,17, последовательно с базовым транзистором 23 включена обмотка 24 положительной обратной св зи выходного трансформатора 1. Выходное напр жение снимаетс  с выходной обмотки 25..

Преобразователь работает следующим образом.

Напр жение со вспомогательного источника 22 через прроговый ограничитель тока 16, первичные обмотки 13, 14 управл ющего трансформатора 12 и пусковые резисторы 18,19 подаетс  на коллекторы и базы коммутирующих транзисторов 16 и 17. При этом один из транзисторов, например 16, открываетс , а транзистор 17 запираетс . Начинаетс  формирование импульса управлени . Напр жение вспомогательного источ .ника 22 приложено к обмотке 13 .управл ющего трансформатора 12. Это напр жение , трансформированное через управл ющий 12 и базовый 8 трансформаторы, приводит к открыванию силового транзистора 5. При этом напр жение, трансформированное с обмотки 2 на обмотку 24 выходного трансформатора, удерживает транзистор 16 в насыщенном состо нии.

Ток обмотки 13 управл ющего трансформатора 12 определ етс  коэффициентами трансформации управл ющего и базового трансформаторов, величиной сопротивлени  токоограничивающего резистора 10 и падением напр жени  на входе силового транзистора 5. Величина тока в течение времени формировани  импульса управлени  меньше порога токоограничивающего устройства 15.

Длительность импульса управлени  определ етс  временем нарастани  тока намагничивани  управл ющего трансформатора до момента, когда суммарный ток обмотки 13 достигает уровн  порога токоограничивающего устройства 15. В этот момент начинаетс  формирование спада импульса управлени . Напр жение на выходе токоограничивающего устройства 16 уменьшаетс  и принимает значение, равное падению напр жени  на коммутирующем

транзисторе 17, переход щему в.инверсный режим, обеспечиваемый базовым диодом 21. Ток намагничивани  управл ющего трансформатора замыкаетс  через обмотки 13, 14, коммутирующий транзистор 17 в инверсном режиме и насыщенный транзистор 16. На обмотке 11 управл ющего трансформатора формируетс  нулева  пауза.

За врем  формировани  спада импульса управлени  ток в базе силового транзистора 5 мен ет знак.. Величина вытекающего тока базы равна сумме приведенного тока намагничивани  базового трансформатора 8 к моменту окончани  импульса управлени  и составл ющей тока, обусловленной ЭДС в базе на стадии рассасывани  и приведенным к обмотке 7 значением сопротивлени  токоограничивающего резистора 10.

По окончании стадии рассасывани  силовой транзистор 5 выключаетс , формируетс  фронт выходного напр жени  инвертора. Напр жение на обмотке 24 положительной обратной св зи мен ет знак, включаетс  коммутирующий транзистор 15, разрываетс  цепь протекани  тока намагничивани  управл ющего трансформатора 12, возрастает напр жение на выходе токоограничител  15 и включаетс  коммутирующий транзистор 17. Заканчиваетс  нулева  пауза , и формируетс  импульс управлени  второго полупериода работы инвертора.

Таким образом, в устройстве длительность полупериода равна сумме времени импульса управлени  и нулевой паузы, определ емой временем рассасывани  каждого из силовых транзисторов, импульсы управлени  формируютс  симметрично дл  каждого из полупериодов и длительности их равны.

Поскольку ток намагничивани  базового транзистора  вл етс  одной из составл ющих выключающего тока силовых транзисторов, разброс их времен рассасывани  приводит к по влению посто нной составл ющей этого тока, котора  в свою очередь компенсирует разброс времен, т.е. в устройстве существует отрицательна  обратна  св зь, выравнивающа  врем  рассасывани  силовых транзисторов, а следовательно, длительность нулевой паузы в каждом из полупериодов.

, Устройётво работоспособно и имеет повышенную надежность на высоких частотах, где врем  эассасывани  силового транзистора может составл ть значительную часть от времени полупериода. Кроме того, следует отметить, что пред;1агаемое устройство совмещает в себе положительные качества каксхем с самовозбуждением (гарантированное отсутствие сквозных токов, простота схемы), так и схем с внешним возбуждением (отсутствие проблемы пуска и работоспособность в широком диапазоне питающих напр жений).

ф о р м ул а и 3 о б р е т е н и   Преобразователь посто нного напр жени , содержащий выходной трансформатор , первична  обмотка которого св зана через силовые транзисторы с входными выводами , вторична  обмотка присоединена к выходным выводам, а последовательно в цепь обмотки положительной обратной св зи включен базовый резистор, базовый трансформатор, вторичные обмртки которого подключены к управл ющим переходам силовых транзисторов, отличающийс   тем, что, с целью повышени  надежности и быстродействи , в него введены управл ющий трансформатор, коммутирующие транзисторы, токоограничивающий и пусковые резисторы, базовые диоды и пороговый ограничитель тока, включенный между первым выводом вспомогательного источника напр жени  и средним выводом первичной

обмотки управл ющего трансформатора, крайние выводы которой присоединены к коллекторам первого и второго коммутирующих транзисторов, эмиттеры которых подключены ко второму выводу вспомогательного источника напр жени , вторична  обмотка управл ющего трансформатора через токоограничивающий резистор соединена с первичной обмоткой базового рансформатора, при этом база-эмиттерные

переходы коммутирующих транзисторов, шунтированные, базовыми диодами, включены последовательно в цепь обмотки положительной обратной св зи, а пусковые резисторы включены соответственно между

базой первого и коллектором второго, а также между базой второго и коллектором первого коммутирующих транзисторов.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Преобразователь постоянного напряжения, содержащий выходной трансформатор, первичная обмотка которого связана через силовые транзисторы с входными выводами, вторичная обмотка присоединена к выходным выводам, а последовательно в цепь обмотки положительной обратной связи включен базовый резистор, базовый трансформатор, вторичные обмртки которого подключены к управляющим переходам силовых транзисторов, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него введены управляющий трансформатор, коммутирующие транзисторы, токоограничивающий и пусковые резисторы, базовые диоды и пороговый ограничитель тока, включенный между первым выводом вспомогательного источника напряжения и Средним выводом первичной 5 обмотки управляющего трансформатора, крайние выводы которой присоединены к коллекторам первого и второго коммутирующих транзисторов, эмиттеры которых подключены ко второму выводу вспомога10 тельного источника напряжения, вторичная обмотка управляющего трансформатора через токоограничивающий резистор соединена с первичной обмоткой базового трансформатора, при этом база-эмиттерные 15 переходы коммутирующих транзисторов, шунтированные, базовыми диодами, включены последовательно в цепь обмотки положительной обратной связи, а пусковые резисторы включены соответственно между 20' базой первого и коллектором второго, а также между базой второго и коллектором первого коммутирующих транзисторов.