SU1714770A1 - Двухтактный преобразователь напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано дл  питани  радиоэлектронной и электрофизической аппаратуры, чувствительной к высокочастотным помехам. Цель изобретени  - повышение надежности. Преобразователь содержит усилитель мощности 6. управл емый высокоом- ный двухполюсник 4 на регулирующем транзисторе 5, задающий генератор 10, источ- никоднопол рногоуправл ющего напр жени  12 и выпр мительно-фильтрующий блок 11. Введение защитной uenvi из последовательно соединенных диода 15 и резистора 16 обеспечивает ограничение тока высокоомного двухполюсника 4 за счет подзапирани  диода 15,2 ил. ; ^

Description

Изобретение относитс  к электротехни ке, в частности к преобразовательной технике , и может быть использовано дл  питани  радиоэлектронной и электрофизической аппаратуры, чувствительной к высокочастотным помехам, а также дл  построени  на его основе высоковольтных стабилизирующих преобразователей или регул торов посто нного напр жени  с вы соким качеством электромагнитной совместимости .

Известен двухтактный преобразователь напр жени , содержащий включенные последовательно между входными выводами управл емый высокоомный двухполюсник н,а регулирующем транзисторе с резистором в цепи его эмиттера, подсоединенным своим свободным выводом к первому входному выводу, .и усилитель мощности с трансформаторным выходом, построенный по схеме со средней точкой, подключенный к.второму входному выводу, на полупроводниковых ключах, объединенных одноименными силовыми выводами, а также источник переключающего сигнала, состо щий , в частности, из задающего генератора синусоидального напр жени  с трансформаторным выходом и источника посто нного напр жени , выполненного на диоде, смещенном в пр мом направлении и включенном встречно по отношению к пол рности напр жени  входного питани  между объединенными силовыми выводами ключей усилител  мощности и Средней точкой выходного обмотки трансформатора задающего генератора, а противофазные выводы указанной обмотки подсоединены к управл ющим выводам ключей, источник однопол рного управл ющего напр жени , выполненный на другой выходной обмотке

трансформатора задающего генератора и двухполупериодНом выпр мителе, выходные выводы которого подключены к выводам управл ющего входа регулирующего элемента, и выпр мительно-фильтрующее устройство.

Наиболее близким устройством  вл етс  двухтактный преобразователь напр жени , содержащий включенные последовательно между входными выводами управл емый высОкромный двухполюсник на регулирующем транзисторе с резистором в цепи его эмиттера , подсоединенным С8;оим свободным выводом к первому входному выводу, и усилитель мощности с трансформаторным выходом, построенный по схеме со средней точкой, подключенной к второму входному выводу, на полупроводниковых ключах, объединенных силовыми выводами, а.также источник переключающего сигнала, включающий в себ  задающий, генератор пр моугольных и мпульсов, источник переключающего сигнала , включающий в себ  задающий генератор .пр моугольных импульсов, источник однопол рного управл ющего напр(1жени  и выпр мительно-фильтрующее устройство, причем объединенные силавые выводы ключей подсоединены к общему выходному, а их управл ющие выводы - к противофазным выходным выводам указанного источника переключающего сигнала, выходные выводы источника управл ющего напр жени  подключены к входным выводам регулирующего элемента.

Цель изобретени  -  вл етс  повышение надежности путем предотвращени  аварийного перенапр жени  на выходе при увеличении управл ющего напр жени  и сопротивлени  нагрузки, i

На фиг. 1 представлена функциональна  схема преобразовател  с защитой; на фиг. 2 - вариант реализации схемы защиты преобразовател .

Двухтактный Преобразователь напр г жени  содержит включенные последовательно между входными выводами 1 и 2 управл емый высокоомнЫй двухполюсник 3 на регулирующем транзисторе 4 с резистором 5 в цепи его эмиттера, подсоединенным своим свободным выводом к входному выводу 1. и усилитель мощности 6 на транзисторах 7 и 8, объединенных эмиттерами, с выходным трансформатором 9, средн   точка первичной обмотки которого подключена к входному выводу 2. Источник переключающего сигнала,  вл ющийс  задающим ге; нератором 10, обеспечивает поочередный противофазный перевод ключей из провод щего состо ни  в непровод щее и наоборот . Противофазные выходные выводы

генератора 10 подсоединены к базам транзисторов 7 и 8 соответственно, а общий выходной вывод - к их объединенным одноименным эмиттерам. Между выходом

усилител  мощности 6 и вь)ходными выводами преобразовател  включен выпр Мительно-фильтрующий блок 11. Источник однопол р 1ого управл ющего напр жени  12 своим выходным выводом 13, пол рность

0 напр жени  на коротком совпадает с пол рностью напр жени  на входном выводе 2, подсоединен к базе регулирующего транзистора 4, а другим выходным выводом 14 - к общей точке дмода 15 и резистора 16 введенной защитной цепи, свободный вывод Диода 15 которой подключен к входному вы воду 1, а свободный вывод резистора 16 либо к входному выводу 2 (фиг. 1), либо к общей точке двухполюсника 3 и усилител 

Q мощности (фиг.2),К выходным выводам преобразовател  подсоединена нагрузка.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Под действием выходного однопол р5 ного напр жени  источника 12 выходной ток управл емого двухполюсника 3, переключаемый ключами транзисторами 7 и 8 с частотой выходного сигнала генератора 10, формирует напр жение на первичных полу0 обмотках ВЫХОДНОГОтрансформатора 9. Частота выходного сигнала генератора 10 выбираетс  равной резонансной частоте параллельного контура, образованного емкостью Си индуктивностью первичной

5 полуобмотки трансформатора 9. При этом напр жение на полуобмотках последнего представл ет собой либо совокупность отрезков параболы, либо синусоиду. Через диод 15 под действием напр жени  входного

0 питани  У вх преобразовател  протекает ток

IT, равный h Uex/Rie {Ri6 - сопротивление

резистора 16) в случае реализации по фиг. 1,

. или li (Uex-UBbiK/n9)/Ri6 (Увых - выходное

напр жение преобразовател , ng - коэффициент трансформации трансформатора 9) в случае реализации по фиг. 2.

Одновременно через указанный диод в противоположном направлении под действием выходного напр жени  источника 12

0 протекает ток 12,  вл ющийс  базовым током транзистора 4, величина которого определ етс  номинальным выходным Током преобразовател , коэффициентом трансформации трансформатора 9 и типом транзистора 4 (в частности, его/3).

Дл  обеспечени  нормальной работы преобразовател  и надежной его защиты от перенапр жени  на выходе выбирают практически М 1,512ном (I2HOM - значение тока 12.. соответствующее номинальной выходной

мощности, или, при неизменном сопротивлении нагрузки, номинальному выходному напр Ж1ению). Выходной ток двухполюсника 3 1выхЗ| определ емый соотношением

1выхЗ ивых12/К9 12 (ивых12 - ВЫХОДНОв На- 5

пр жение источника 12, Вэ - сопротивление резистора 5), определ ет амплитуду напр жени  а первичных полуобмотках трансформатора 9, а следовательно, и величину выходного напр жени  преобразовател . 10

Рассмотрим ситуацию, возникающую в преобразователе в случае аварийного увеличени  выходного напр жени  источника 12 вследствие какой-либо его неисправности или, например, по ошибке настройщика 15 при неизменном сопротивлении нагрузки. Увеличение 1вых12 приводит при этом к пропорциональному увеличению выходного напр жени  преобразовател . При увеличении тока 2 и выходного напр жени  20 преобразо,вател  в полтора раза начинаетс  подзапирание диода 15, ограничивающее ток 12 и выходное напр жение, повыша  тем самым надежность, особенно высоковольтных преобразователей, так как предотвра- 25 щение перенапр жени  исключает возможность пробо  в элементах высоковольтных цепей (трансформатор 9, узел 11 и нагрузка).

Напр жение между коллектором и 30 эмиттером транзистора 4ик-э4 при номинальной выходной мощности преобразовател  и номинальном напр жении.входного питани  UBXHOM выбираетс  равным ик-э4 з 4В+ 0,1UBx.HOM дл  обеспечени  активного 35 режима при уменьшении Uex на 10% от UBX.HOM. Практически увеличение ивых12 в полтора раза при номинальной выходной мощности и номинальном выходном и входном напр жени х приведет к более резкому 40 увеличению тока la. так как вследствие увеличени  амплитуды напр жени  на полуобмотках трансформатора 9 транзистор 4 войдет в насыщение, т.е. существенно(в 3-5 раз/и более) уменьшитс  коэффициент пере- 45 дачи тока базы /З, а, следовательно, огра ничение тока la путем подзапирани  диода 15 произойдет при значении напр жени  ивых12 в 1{1нтервале ивых12ном ивых12 1,5ивых1аном(ивых12ном - значение Увыхи, 50 соответствующее номинальному выходно- . му напр жению)..

Рассмотрим ситуацию, возникающую, в частности, при использовании преобразовател  в составе стабилизирующего преоб- 55 разовател  напр жени . Пусть в процессе эксплуатации уменьшилось сопротивление нагрузки RH. При этом возрастает выходной ок источника 12 ia. Если сопротивление RH

уменьшитс  (вплоть до короткого замыкани ) настолько, что ток la установитс  равным по величине току И, диод 15 подзапираетс , обеспечива  тем самым ограничение тока la и, как следствие, выходного тока двухполюсника 3, предотвраща  обусловленные указанной перегрузкой выбросы тока через транзисторы преобразовател  7 и 8 и св занные с этим отказы в работе. Ограничение выбросов выходного тока двухполюсника 3 1выхз при перегрузке осуществл етс  в преобразователе с посто нной времени транзистора 4, работающего в активном режиме. Введенна  цепь из диода 15 и резистора 16 потребл ет ток li. равный И 1,51выхЗ/ 3/1. При использовании в качестве транзистора 4 современных транзисторов, выполненных по схеме Дарлингтона и коэффициент пор дка нескольких сотен, величина тока 1выхЗ составл ет менее 1 % от тока 1выхЗ, потребл емого силовой цепью преобразовател  от источника входного питани . Кроме того, при использовании транзисторов с большим коэффициентом 4 в случае подключени  свободного вывода резистора по фиг. 2 вследствие большой величины сопротивлени  указанного резистора (дес тки килоом) не наблюдаетс  ухудшени  показателей качества преобразовател , в частности не происходит сужение диапазона установки регулируемых значений выходного напр жени  в области малых величин. При использовании предлагаемого преобразовател  в составе стабилизирующего преобразовател  напр жени  защита от перегрузок по току вплоть до короткого замыкани  обеспечиваетс  во всем-диапазоне устанавливаемых значений выходного напр жени , а ложных срабатываний защиты при этом не происходит , т.е. имеет место расширение функциональных возможностей защиты. Повышение надежности преобразовател  и расширение функциональных возможностей защиты обеспечены предельно простой реализацией цепи защиты - она содержит всеГо два электроэлемента - диод 15 и резистор 16.

Фор мула изобретени  Двухтактный преобразователь напр жени , содержащий включенные последовательно между входными выводами управл емый высокоомный двухполюсник на регулирующем транз.исторе с резистором в цепи эмиттера, подключенным свободным выводом к первому входному выводу, и усилитель мощности с трансформаторным Выходом, подключенный одним выводом питани  к второму входному выводу , задающий генератор, выходом соединенный с управл ющими входами усилител  мощности, выпр мительно-фильтрующий блок, выходом подключенный к выходным выводам , источник однопол рного управл ющего напр жени  одним выходным выводом, пол рность напр жени  на котором соответствует пол рности напр жени  на втором входном выводе, подключен к базе регулирующего транзистора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности при увеличении управл ющего напр жени  от пеГ

ренапр жени  на выходе и изменени  нагрузки , введена защитна  цепь из последовательно соединенных диода и резистора подключенна  между первым и вторым входными выводами, причем обща  точка защитной цепи подключена к другому выходному выводу упом нутого источника однопол рного напр жени , при этом диод указанной цепи Хключен в направлении пр мой проводимости по отношению к пол рности напр жени  питани .

%27

2Ы.х

Claims (1)

1. Формула изобретения

   50 Двухтактный преобразователь напря' . же'ния, содержащий включенные последовательно между входными выводами управляемый высокоомный двухполюсник на регулирующем транзисторе с р.езисто55 ром в цепи эмиттера, подключенным свободным выводом к первому входному выводу, и усилитель мощности с трансформаторным выходом, подключенный одним выводом литания к второму входному выво ду, задающий генератор, выходом соединенный с управляющими входами усилителя мр щности, в ы п рям ител ьно-фил ьтрующий блок, выходом подключенный к выходным выводам, источник однополярного управляющего напряжения одним выходным выводом, полярность напряжения на котором соответствует полярности напряжения на втором входном выводе, подключен к базе регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при увеличении управляющего напряжения от пе ренапряжения на выходе и изменения нагрузки, введена защитная цепь из последовательно соединенных диода и резистора) подключенная между первым и вторым

   5. 'входными выводами, причем общая точка защитной цепи подключена к другому выходному выводу упомянутого источника однополярного напряжения, при этом диод указанной цепи цключен в направлении 10 прямой проводимости по отношению к полярности напряжения питания.

   Фиг.2.