СИНХРОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК H02M7/217 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников вторичного электропитания.

Известны выпрямители переменного напряжения, выполненные на транзисторах с использованием режима их насыщения в проводящем состоянии - синхронные выпрямители.

В одном из известных синхронных выпрямителей [1] используется схема с управлением по цепи база-эмиттер и прямым включением транзисторов.

Недостатками данного синхронного выпрямителя являются сложность схемы из-за наличия дополнительных управляющих обмоток силового трансформатора и несогласованной фазы включения всех обмоток, низкая надежность.

В другом известном синхронном выпрямителе силовая и управляющие обмотки работают в фазе [2] .

Однако наличие вспомогательных обмоток несколько усложняют схему выпрямителя, надежность также невысокая.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является синхронный выпрямитель, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, вторичная обмотка крайними выводами через переходы эмиттер-коллектор выпрямительных транзисторов соединена с первым выходным выводом, а средним выводом - с вторым выходным выводом, и первый ограничительный резистор, одним выводом подключенный к точке соединения баз выпрямительных транзисторов [3] .

Указанный синхронный выпрямитель обладает более простой схемой, так как в нем отсутствует управляющая обмотка силового трансформатора. Однако недостатком его является пониженная надежность из-за перегрузок выпрямительных транзисторов и силового трансформатора в режиме короткого замыкания и в моменты включения при работе на емкостную перегрузку.

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения перегрузок в режиме короткого замыкания и в моменты включения.

Это достигается тем, что синхронный выпрямитель, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, вторичная обмотка крайними выводами через переходы эмиттер-коллектор выпрямительных транзисторов соединена с первым входным выводом, а средним выводом - с вторым выходным выводом, и первый ограничительный резистор, одним выводом подключенный к точке соединения баз выпрямительных транзисторов, снабжен защитным транзистором, делителем выходного напряжения, двумя диодами и вторым ограничительным резистором, причем эмиттер защитного транзистора, проводимость которого противоположна проводимости выпрямительных транзисторов, подключен к второму выходному выводу, коллектор его соединен с вторым выводом первого ограничительного резистора, а база подключена к средней точке делителя выходного напряжения, крайними выводами подключенного к первому и второму выходным выводам, диоды одними выводами в фазе с проводимостью выпрямительных транзисторов подключены к соответствующим крайним выводам вторичной обмотки силового трансформатора, а другими выводами между собой соединены непосредственно, а с первым выходным выводом - через второй ограничительный резистор.

В режиме короткого замыкания и в моменты включения выпрямителя защитный транзистор оказывается в запертом состоянии, что обеспечивает снижение перегрузки выпрямительных транзисторов.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого синхронного выпрямителя
Предлагаемый синхронный выпрямитель содержит входные 1, 2 выводы, первый 3 и второй 4 выходные выводы, силовой трансформатор 5, выпрямительные транзисторы 6, 7, первый ограничительный резистор 8, защитный транзистор 9, делитель 10 выходного напряжения, диоды 11, 12 и второй ограничительный резистор 13.

Первичная обмотка силового трансформатора 5 подключена к входным 1, 2 выводам, вторичная обмотка крайними выводами через переходы эмиттер-коллектор выпрямительных транзисторов 6, 7 соединена с первым 3 выходным выводом, средним выводом непосредственно подключена к второму 4 выходному выводу. Базы выпрямительных транзисторов 6, 7 через первый ограничительный резистор 8 соединены с коллектором защитного транзистора 9, эмиттер которого подключен ко второму 4 выходному выводу, а база соединена со средним выводом резистивного делителя 10 выходного напряжения, включенного между первым 3 и вторым 4 выходными выводами. Диоды 11, 12 в фазе с проводимостью выпрямительных транзисторов 6, 7 включены между крайними выводами вторичной обмотки силового трансформатора 5 и одним из выводов второго ограничительного резистора 13, другой вывод которого подключен к первому выходному выводу 3.

Предлагаемый синхронный выпрямитель работает следующим образом.

В каждый из полупериодов один из выпрямительных транзисторов 6, 7 находится в отпертом состоянии и обеспечивает выпрямление переменного напряжения вторичной обмотки силового трансформатора 5. При оптимальной величине базового тока, которая определяется сопротивлением первого ограничительного резистора 8, в эти моменты выпрямительные транзисторы 6, 7 находятся в режиме насыщения, падение напряжения на них мало. Это обеспечивает повышенный КПД выпрямителя. Защитный транзистор 9 находится в отпертом состоянии под воздействием делителя выходного напряжения 10 и не оказывает влияния на работу выпрямителя.

В случае коротких замыканий напряжение на выходе выпрямителя снижается, запирается защитный транзистор 9. В результате уменьшается базовый ток выпрямительных транзисторов 6, 7, вызывая их запирание и снижение тока короткого замыкания. В режиме короткого замыкания отпираются диоды 11, 12, и ток короткого замыкания определяется величиной сопротивления второго ограничительного резистора 13. При устранении короткого замыкания ток второго ограничительного резистора 13 вызывает падение напряжения на делителе 10 выходного напряжения, которое отпирает защитный транзистор 9, выпрямитель возвращается в исходное рабочее состояние.

При работе на емкостную нагрузку устройство работает аналогичным образом, так как в моменты включения выходной конденсатор представляет собой короткозамкнутую цепь. Запуск выпрямителя происходит после того, когда выходной конденсатор через диоды 11, 12 и второй ограничительный резистор 13 зарядится до определенной величины, достаточной для отпирания защитного транзистора 9.

Таким образом получен синхронный выпрямитель, в котором обеспечивается защита элементов от токов короткого замыкания и пусковых токов.

Экспериментальные исследования подтвердили работоспособность предлагаемого синхронного выпрямителя. По сравнению с прототипом в 50 раз уменьшен ток короткого замыкания и в 20 раз снижены пусковые токи.

Использование: изобретение может найти применение при проектировании источников вторичного электропитания. Сущность изобретения: устройство состоит из однофазного силового трансформатора 5, двух диодов 11 12, двух выпрямительных транзисторов 6, 7, двух ограничительных резисторов 8, 13, защитного транзистора 9 и делителя 10 выходного напряжения. Переходы эмиттер-коллектор транзисторов 6, 7 включены между крайними выводами вторичной обмотки трансформатора. Резистор 8 одним выводом подключен к базам транзисторов 6, 7, а другим через переход коллектор - база транзистора 9 - к выходному выводу 4. База транзистора 9 соединена с выходом делителя напряжения 10. Диоды 11, 12 в фазе с проводимостью транзисторов 6, 7 через резистор 13 подключены к выходному выводу 3 и коллекторам транзисторов 6, 7, а свободными электродами - к соответствующим крайним выводам вторичной обмотки трансформатора, средний вывод которой соединен с выходным выводом 4. В устройстве обеспечивается защита его элементов от перегрузок в режимах короткого замыкания и переходных процессов при включении. 1 ил.

СИНХРОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, вторичная обмотка крайними выводами через переходы эмиттер-коллектор выпрямительных транзисторов соединена с первым выходным выводом, а средним выводом - с вторым выходным выводом, и первый ограничительный резистор, одним выводом подключенный к точке соединения баз выпрямительных транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения перегрузок в режиме короткого замыкания и в моменты включения, он снабжен защитным транзистором, делителем выходного напряжения, двумя диодами и вторым ограничительным резистором, причем эмиттер защитного транзистора, проводимость которого противоположна проводимости выпрямительных транзисторов, подключен к второму выходному выводу, коллектор его соединен с вторым выводом первого ограничительного резистора, а база подключена к средней точке делителя выходного напряжения, крайними выводами подключенного к первому и второму выходным выводам, диоды одними выводами в фазе с проводимостью выпрямительных транзисторов подключены к соответствующим крайним выводам вторичной обмотки силового трансформатора, а другими выводами между собой соединены непосредственно, а с первым выходным выводом - через второй ограничительный резистор.