SU915742A1 - Двухтактный преобразователь напряжения 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Известен двухтактный преобразователь постоянного напряжения в переменное пря- 5 моугольной формы, содержащий два подмагничиваемых насыщающихся трансформаторных сердечника и полупроводниковые приборы, работающие в ключевом режиме и управляемые с помощью обмоток обрат- Ю ной связи, с включением первичных обмоток и обмоток подмагничивания каждого сердечника последовательно по схеме однотактного магнитного усилителя без обратной связи. Каждая из обмоток обратной 15 связи, управляющая соответствующим полупроводниковым прибором, размещена на том сердечнике, в котором при открытом состоянии этого полупроводникового прибора ампер-витки первичных обмоток и об- 20 моток подмагничивания направлены согласно [I].

К недостаткам преобразователя напряжения относятся значительные потери выходной мощности, связанные с тем, что, во- 25 первых, магнитная энергия, запасаемая в сердечниках, не используется в нагрузке, рассеиваясь в конечном счете на элементах преобразователя. Во-вторых, насыщение сердечника выходного трансформатора ве- зо

2

дет к дополнительным потерям на гистерезис при перемагничивании сердечников, а также на переключение транзисторов из-за резкого роста коллекторного тока в момент насыщения. Следствием этого является невысокий КПД преобразователя напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухтактный преобразователь напряжения, содержащий два транзистора с соответствующими трансформаторами обратной связи, первичные обмотки которых включены последовательно с силовыми цепями транзисторов, вторичные обмотки подключены к база-эмиттерным переходам транзисторов, а дополнительные обмотки соединены последовательно и подключены к входным выводам источника управляющего напряжения, зашунтированного конденсатором, коллектора транзисторов соединены с выводами для подключения нагрузки через электромагнитный узел {21.

Основным недостатком является ограниченный диапазон регулирования выходной мощности.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования выходной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном двухтактном преобразователе

3

915742

напряжения электромагнитный узел выполнен на двух дросселях с зазором, первичные обмотки которых включены между входным выводом преобразователя и коллектором соответствующего транзистора, а вторичные обмотки через диоды подключены к выводам для подключения нагрузки.

Кроме того одноименные концы указанных вторичных обмоток трансформаторов обратной связи объединены и подключены через резистор к одному входному выводу, а через диод — к другому входному выводу.

Новая совокупность признаков позволяет существенно расширить диапазон регулирования выходной мощности. Это связано с тем, что длительность открытого состояния транзистора, которая задает величину накопленной энергии в сердечнике выходного трансформатора и соответственно выходную мощность, до момента запирания транзистора в результате насыщения трансформатора обратной связи в данном плече преобразователя определяется управляемым током подмагничивания, протекающим в третьих обмотках трансформаторов обратной связи.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема преобразователя напряжения.

Преобразователь напряжения состоит из двух транзисторов 1, 2, эмиттеры которых соединены с отрицательным выводом источника питания, двух выходных трансформаторов 3, 4 с немагнитными зазорами, вторичная обмотка каждого из которых соединена через соответствующий диод 5, 6 с выходным фильтром 7, двух трансформаторов 8, 9 обратной связи, снабженных первичными 10, 11 вторичными 12, 13 и дополнительными обмотками 14, 15. Управляющие выводы дополнительных обмоток 14, 15 соединенных друг с другом последовательно, соединены между собой через конденсатор 16 и подключены к источнику 17 управляющего напряжения. При этом первичная обмотка каждого выходного трансформатора 34 через первичную обмотку 10, 11 соответствующего трансформатора 8, 9 обратной связи подключена к коллектору соответствующего транзистора 1, 2, базы которых соединены между собой через последовательно соединенные вторичные обмотки 12, 13 трансформаторов 8, 9 обратной связи. Точка соединения вторичных обмоток 12, 13 через диод 18 подключена к отрицательному выводу источника питания, а через резистор 19 — к положительному выводу источника питания.

Преобразователь напряжения работает следующим образом. Предположим, что в начальный момент транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт. Тогда в коллекторной цепи транзистора 1 протекает линейно нарастающий ток, диод 5 закрыт, и в сердечнике трансформатора 3 накапливается магнитная энергия. Трансформатор 8 обратной связи обеспечивает насыщение транзистора 1 базовым током, пропорциональным току коллектора и поддерживает транзистор 2 через последовательно соединенные третьи обмотки 14, 15 трансформаторов 8 и 9 в закрытом состоянии. Когда трансформатор 8 входит в насыщение, момент которого определяется током управляющего источника 17, протекающим в третьей обмотке 14, то полярность на его обмотках меняется, транзистор 1 закрывается, а транзистор 2 открывается. В связи с этим меняется полярность на обмотках трансформатора 3 и энергия, накопленная в сердечнике трансформатора 3 поступает на выходной фильтр 7 и нагрузку. Одновременно начинается накопление энергии в трансформаторе 4 и во втором плече преобразователя происходят аналогичные процессы.

Коэффициент трансформации трансформаторов 3 и 4 выбирается так, чтобы время полного размагничивания сердечников трансформаторов 3 и 4 при минимальном напряжении нагрузки не превышало времени их намагничивания при максимальном напряжении источника питания.

Конденсатор 16, через который соединены управляющие выводы третьих обмоток 13, 15, является каналом для жесткой синхронизации плеч преобразователя напряжения, а также для размагничивания сердечников трансформаторов 8, 9 обратной связи во время такта накопления энергии в соседнем плече.

Диод 18 фиксирует напряжение на эмиттерном переходе закрытого транзистора величиной, равной сумме падения напряжения на эмиттерном переходе открытого транзистора в соседнем плече и удвоенного прямого напряжения открытого диода 18. Эта величина практически не зависит от тока протекающего во вторичной цепи трансформаторной обратной связи и тем самым обеспечивает защиту от пробоя эмиттерного перехода транзисторов 1 и 2 при регулировании выходной мощности.

Резистор 19 образует цепь постоянного подвозбуждения для надежного запуска преобразователя напряжения.

Эффективность предложенного технического решения по сравнению с известным заключается в существенном расширении диапазона регулирования выходной мощности при сохранении во всем диапазоне регулирования высокого КПД.

Дополнительными преимуществами являются следующие:

Во-первых, повышена надежность преобразователя за счет защиты от пробоя эмиттерного перехода транзисторов и введения цепи постоянного подвозбуждения.

Во-вторых, значительно расширена область применения вследствие гальваниче915742

5

ской развязки между цепью управления и входной цепью питания преобразователя напряжения. В частности, преобразователь напряжения может быть использован при разработке бестрансформаторных сетевых стабилизированных источников тока и напряжения.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Двухтактный преобразователь напряжения/содержащий два транзистора с соответствующими трансформаторами обратной связи, первичные обмотки которых включены последовательно с силовыми цепями транзисторов, вторичные обмотки подключены к база-эмиттерным переходам транзисторов, а дополнительные обмотки соединены последовательно и подключены к входным выводам источника управляющего напряжения, зашунтированного конденсатором, коллектора транзисторов соединены с выводами для подключения нагрузки через электромагнитный узел, отличающийся тем, что, с целью расши6

   рения функциональных возможностей путем обеспечения гальванической развязки между входными цепями преобразователя, указанный электромагнитный узел выпол5 нен на двух дросселях с зазором, первичные обмотки которых включены между входным выводом преобразователя и коллектором соответствующего транзистора, а вторичные обмотки через диоды подключе10 ны к выводам для подключения нагрузки.
2. 2. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности запуска, одноименные концы указанных вторичных обмоток трансформато15 ров обратной связи объединены и подключены через резистор к положительному входному выводу, а через диод — к отрицательному входному выводу.

   20