ПОЛУМОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H02M7/537 H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения, и может быть использовано в системах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны преобразователи напряжения [1], выполненные по полумостовой схеме.

Указанные преобразователи не содержат устройства защиты от перегрузок, что снижает их надежность. Силовые транзисторы могут находиться в недопустимом режиме не только при перегрузке выходных напряжений, но и в момент запуска, когда происходит зарядка конденсаторов фильтра. Эти процессы особенно опасны при высоком входном напряжении.

Наиболее близким по технической сущности являются преобразователь напряжения [2] , содержащий включенные параллельно между источником входного напряжения емкостной делитель, два силовых транзистора и выходной трансформатор.

Сущностью изобретения является введение схемы защиты силовых транзисторов от различных видов перегрузок, таких как частичная перегрузка выходного напряжения, полная перегрузка выходного напряжения (короткое замыкание), перегрузок, вызванных сквозными токами и упрощение схемы.

Это достигается тем, что в цепь питания силовых транзисторов вводится датчик тока, транзистор ограничения тока, разделительный конденсатор, резистор запуска, ограничитель тока, дозирующий конденсатор насыщающийся коммутирующий трансформатор, причем эмиттер второго силового транзистора через датчик тока соединен с другой входной клеммой, к датчику тока подключен вход транзистора ограничения тока, коллектор которого соединен с базой второго силового транзистора, первым выводом разделительного конденсатора и первым выводом резистора запуска, второй вывод которого соединен с коллектором второго силового транзистора и первым выводом дозирующего конденсатора, другой вывод которого соединен с первым выводом выходного трансформатора, второй вывод которого подключен к коллектору первого силового транзистора и первой входной клемме, при этом второй вывод разделительного конденсатора через одну вторичную обмотку насыщающегося коммутирующего трансформатора подключен к другой входной клемме, другая вторичная обмотка насыщающегося коммутирующего трансформатора - к управляющему входу первого силового транзистора, а первичная обмотка насыщающегося коммутирующего трансформатора через ограничитель тока - к обмотке обратной связи выходного трансформатора.

На чертеже изображена схема полумостового преобразователя напряжения.

Устройство содержит выполненный по полумостовой схеме двухтактный усилитель мощности с силовыми транзисторами 1 и 2, выходным трансформатором 3, имеющим первичную обмотку 4, вторичную обмотку 5, обмотку 6 обратной связи, дозирующий конденсатор 7. В состав устройства входит также насыщающийся коммутирующий трансформатор 8 с обмотками 9, 10, 11, ограничитель 12 тока, резистор 13 запуска, датчик 14 тока, разделительный конденсатор 15, транзистор 16 ограничения тока, нагрузочный узел 17, выводы 18 и 19 подключения к входному источнику, выводы 20 и 21 подключения к нагрузочному узлу.

Плюсовой вывод 18 источника питания подключен к коллектору силового транзистора 1 и к дозирующему конденсатору 7, отрицательный вывод 19 - к первому выводу обмотки 10, эмиттеру транзистора ограничения тока 16, к первому выводу датчика тока 14, обмотка 11 - к обмотке 6 через ограничитель 12 тока. Обмотка 9 подключена к переходу база-эмиттер силового транзистора 1, второй вывод обмотки 10 через разделительный конденсатор 15 - к базе силового транзистора 2. К базе последнего подключен первый вывод резистора запуска 13 и коллектор транзистора 16 ограничения тока, его база подключена к второму выводу датчика тока 14 и эмиттеру силового транзистора 2. Второй вывод запуска 13 подключен к коллектору силового транзистора 2, эмиттеру силового транзистора 1, первому выводу дозирующего конденсатора 7. Второй вывод дозирующего конденсатора 7 подключен к первому выводу обмотки 4, второй вывод который подключен к коллектору силового транзистора 1, а обмотка 5 - к нагрузочному узлу 17.

Устройство работает следующим образом. При подаче питания на выводы подключения 18, 19 заряжается дозирующий конденсатор 7 по цепи: обмотка 4, резистор 13 запуска, переход база-эмиттер силового транзистора 2, датчик 14 тока. Одновременно ток течет и в цепь коллектора силового транзистора 2. Ток, протекая по обмотке 4, наводит ЭДС на обмотке 6 и соответственно на обмотках 9 и 10 насыщающегося трансформатора 8. В результате силовой транзистор открывается и находится в этом состоянии до тех пор, пока сердечник насыщающегося коммутирующего трансформатора 8 не насытится и полярность напряжения на обмотках 9, 10 не изменится на противоположную. После этого откроется силовой транзистор 1 и закроется силовой транзистор 2. Время нахождения в этом режиме также определяется насыщением сердечника насыщающегося коммутирующего трансформатора 8. В результате возникают электрические колебания прямоугольной формы. Разделительный конденсатор 15 устраняет шунтирующее действие обмотки 10 на транзистор 2.

При нормальной работе преобразователя переход коллектор-база транзистора 16 ограничения тока участвует в процессе перезаряда напряжения разделительного конденсатора 15.

При любой перегрузке преобразователя на датчике тока возникает напряжение, которое открывает транзистор ограничения тока. Коллектор этого транзистора шунтирует базу силового транзистора 2 и не позволяет развиться опасному режиму. В случае короткого замыкания нагрузочного узла 17 совместное действие дозирующего конденсатора 7 и транзистора ограничения тока 16 приводит к срыву генерации. При этом силовые транзисторы 1 и 2 запираются, схема не потребляет ток и может находиться в этом состоянии неограниченно долго. Нормальная работа схемы восстанавливается после снятия и подачи входного напряжения.

С целью повышения надежности в режиме перегрузки и упрощения схемы в преобразователь введены датчик тока, транзистор ограничение тока, разделительный конденсатор, резистор запуска, ограничитель тока, дозирующий конденсатор. 1 ил.

ПОЛУМОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные первый и второй силовые транзисторы, причем коллектор первого транзистора подключен к первой входной клемме, и выходной трансформатор, отличающийся тем, что введены датчик тока, транзистор ограничения тока, разделительный конденсатор, резистор запуска, ограничитель тока, дозирующий конденсатор, резистор запуска, ограничитель тока, дозирующий конденсатор, насыщающийся коммутирующий трансформатор, причем эмиттер второго силового транзистора через датчик тока соединен с другой входной клеммой, к датчику тока подключен вход транзистора ограничения тока, коллектор которого соединен с базой второго силового транзистора, первым выводом разделительного конденсатора и первым выводом резистора запуска, второй вывод которого соединен с коллектором второго силового транзистора и первым выводом дозирующего конденсатора, другой вывод которого соединен с первым выводом выходного трансформатора, второй вывод которого подключен к коллектору первого силового транзистора и к первой входной клемме, при этом второй вывод разделительного конденсатора через одну вторичную обмотку насыщающегося коммутирующего трансформатора подключен к другой входной клемме, другая вторичная обмотка насыщающегося коммутирующего трансформатора подключена к управляющему входу первого силового транзистора, а первичная обмотка насыщающегося коммутирующего трансформатора через ограничитель тока подключена к обмотке обратной связи выходного трансформатора.