Регулирующий элемент преобразователя напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 H03K17/60 

(54) РЕГУЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к элекгротехнике и можег быть использовано во втори чных источниках питания. Известны регулирующие элементы преобразователей напряжения. Первый содержит силовой и усилительный транзисторы, ава трансформатора тока, кажаый из которых снабжен входной и выходной обмотками, причем входная обмЪтка первого токового трансформатора включена в коллекторную цепь силового транзистора, а выходная обмотка второго токового трансформатора подсоединена к его эмиттерному переходу, и диоды 1 . Рассасывание и выключение силового транзистора в данном регулирующем элементе преобразователя напряжения про- исход1Л при токе, равном току намагничи вания выходной обмотки второго токового трансформатора. Величина этого тока намного меньше тока, подцерживающего силовой транзистор в насыщенном состоянии, что приводит к появлению значительной задержки на выключение и падению кпд, ограничивая максимальную частоту работы преобразователя. Кроме того, после выключения силового транзистора к его эмиттериому переходу приклааываёг ся обратное напряжение, величина которого может превышать предельно допустимое значение, что снижает надежность устройства. Наиболее близок к предлагаемому. регулирующий элемент преобразователя напряжения, содержащий силовой транзистор, силовые электроды которого последовательно соединены с выходйой обмоткой первого токового трансформатора и подключены между первым входным выводом и первым выводом первичной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой подключен ко второму входному выводу транзистора управления, эмиттеры которых подключены к первой клемме вспомогательного источника, снабженного первым и вторым вывоцами, к первому выводу которого подключены эмиттеры двухуправляющих транзисторов. 1 эмиг &рныв перехоцы которых соединены с упрашдяющим напряжением, а также два блоха ограничения тока 2 , Недостаток известного устройства заключается в наличии потерь на выключение и большом времени рассасывания силового транзистора,, что приводит к необходимости увеличения мощности ио точника дополнительного напряжения и существенному увеличению потерь в блоке огран1гчения тока, т.е. ведет к падению КПД и увеличению массы и объем устройства. Таким образом, в указанной схеме невозможно одновременное повыше кие КПД и уменьшение времени рассасывания, а слецовагельно, и повьпиение частоты работы преобразователя напряжения. Цель изобретения - увеличение КПД путем меньшения времени включения транзисторов регулирующего элемента преобразователя напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в регулирующий элемент преобразова теля напряжения введены второй токовый 15зансформатор, снабженный базовой, пус ковой и размагничивающей обмотками, а также обмоткой обратной связи, разма источник -И три диода, приче первый токовый трансформатор снабжен размагничивающей -обмоткой, .коллектор первого транзистора управления подключ через первый диоц к крайнему выводу насыщающей обмотки первого токового трансформатора, а через последовательно соединенные второй циод, пусковую обмо ку второго токового трансформатора и первый блок ограничения гока - ко второй клемме для подключения вспомогател ного источника напряжения, коллектор второго транзистора управления через третий диод подсоединен к крайнему выводу запирающей обмотки первого токово го трансформатора, а общая точка насыIщающей и запирающей обмйток через обмогку обратной связи второго токового трансформатора подключена к эмитгерам транзисторов удравления, эмиттерный переход силового транзистора подсоедине к базовой обмотке второго токового тран форматора, а размагничивающие обмотки первого и второго токовых трансформато через второй блок ограничения тока связаны с размагничивающим источником. В качестве размагничивающего источншса может использоватЕля дополнительная обмогка СИЛОВОГО) трансформатора преобразователя напряжения. 624 Последовательно или параллельно вклк ченные размагничивающие обмотки перво14) и второго токовых трансформаторов одним выводом могут быть подключены к коллектору второго транзистора управления, а другим выводом чере.з последовательно соединенные второй блок токового ограничения и размагничивающий источник - к эмиттерам транзисторов управления. Первые выводы размагничивакщтзк обмоток первого и второго токовых трансформаторов подключены к коллектору второго транзистора управления, а их вторые выводы через последовательно включенные второй блок ограничения тока и размагничивающий источник - к первому выводу для подключения вспомогательного источника. На фиг. 1 приведена принципиальная схема регулирующего элемента преобразователя напряжения с последовательным включением размагничивающих обмоток токовых трансформаторов; на фиг. 2 то же, с параллельным включением размагничивающих обмоток токовых трансформаторов. Устройство содержит силовой транзистор 1, последовательно соединенные коллекторный и эмиттерный выводы которого и входная обмотка 2 первого токового трансформатора 3 подключены между первой входной клеммой 4 и первйм вы зодом первичной обмотки 5 силового трансформатора 6 преобразователя напряжения, второй вывод которой подключен ко второй входной клемме 7, два транзистора 8 и 9 управления, эмиттеры которых подключены к первому выводу для подключения вспомогательного источника 10 напряжения, а их эмиттерные переходы - к выводам 11 и 12 для подключения сигнала управления. Первый токовый трансформатор 3 снабжен насыщакшей 13 и запирающей 14 обмотками, последовательно соединенными между собой. Коллектор первого транзистора 8 управления подключен через первый диод 15 ко второму выводу насыщающей обмотки 13 первого токового трансформатора 3, а через последовательно соединенные второй диод 16, пусковую обмотку 17 второго токового трансформатора 18 и первый блок 19 ограничения тока - к второй клемме 20 для подключения вспомогательного напряжения. Коллектор второго транзистора 9 управления через третий диод 21 подсоецинен к крайнему выводу запирающей обмотки 14 первого токового трансформатора 3, крайний воц которой через обмотку обратной связи 22 второго токового трансформатора 18 подключен к эмиттерам транзисторов 8 и 9 управления. Эмиттерный перехоа силового транзистора 1 поцсоецинен к базовой обмотке 23 второго токового трансформатора 18, а размагничивающие обмотки 24 и 25 первого 3 и второго 18 токовых трансформаторов через второ блок ограничения тока 26 связаны с размагничивающим источником, в качестве которого может использоваться цополлительная обмотка 27 силового трансформа тора 6 преобразователя напряжения. Размагничивающие обмотки 24 и 25 могут быть включены как последовательно, так и параллельно. Регулирующий элемент преобразовател напряжения работает слецуюшям образом, При отсутствии на клеммах 11 и 12 напряжения силовой транзистор 1 регулирующего элемента заперт вне зависимости от наличия на вхоцных вывоаах 4 и 7 напряжения питания, так как его эмит- терный переход закорочен малым активны сопротивлением базовой обмотки второго токового трансформатора 18. Включение силового транзистора 1 регулирующего элемента преобразователя напряжения осуществляется после насыщения управляющим сигналом первого транзистора управления 8. При этом напряжение вспомогательного источника, подключенного к клеммам 10 и 2О через насыщенный транзистор 8 управления, второй циоц 16 и первый блок 19 ограничения тока, прикла дывается к пусковой обмотке 17 второго токового трансформатора 18, что вь1зы- вает Приоткрывание силового транзистора 1. Коллекторный ток силового транзистора 1, протекая по входной обмотке 2 первог токового трансформатора 3, вызывает протекание тока по депи: насыщающая . обмотка 13 первого токового трансфор матора 3 - обмотка обратной связи 22 второго токового трансформатора 18 - насыщенный транзистор 8 управления первый диод 15, тем самым увеличивая базовый ток силового транзистора 1 и способствуя его гарантированному насыщению. Насыщенное состояние силового транзистора 1 поддерживается до смены поля ности управляющего напряжения, вызывак шей запирание транзистора 8 управления и насьпдение транзистора 9 управления. При этом ток входной обмотки 2 первого токового трансформатора 3 начинает протекать по цепи; запирающая обмотка 14 первого токового трансформатора 3 обмотка 22 обратной связи второго токового, трансформатора 18 - насыщенный транзистор 9 управления - третий диод 21. Направление протекания тока в обмот ке 22 обратной связи второго токового трансформатора 18 меняет знак, следовательно, меняет знак и ток, протекающий в его базовой обмотке 23, которьй, складываясь с током намагничивания, обеспечи вает форсированное рассасывание и запирание силового транзистора 1. Значения насыщающего и рассасывающего токов силового транзистора определяются только соотнощением витков входной 2, нась}. шающей 13 и запирающей 14 обмоток первого токового трансформатора 3 и обмотки 22 обратной связи второго токового трансформатора 18. После окончания процесса риссасывания и запирания силового транзистора 1 обратное перемагничивание сердечникЬв первого 3 и второго 18 токовых трансформаторов обеспечивается напряжением размагничивающего источника, который подключается к размагничивающим обмоткам 24 и 25 первого 3 и второгоv. 18 токовых трансформаторов через второй блок 26 ограничения тока и насыщенный транзистор 9 управления. В качестве размагничивающего источника, например, может использоваться дополнительная обмотка 27 силового трансформатора 6.. преобразователя напряжения, а сами размагничивающие обмотки 24 к 25 токовых трансформаторов 3 и 18 могут подключаться к этой обмотке через второй блок 26 ограничения тока либо последовательно, либо параллельно. Таким образом, введение в р)егулирук щий элемент преобразователя напряжения второго токового трансформатора, размагничивающего источника и дополнительных диоцов, а также введение в первый токовый трансформатор размагничивающей обмотки позволяет значительно сократить мощность дополнительного источника и время рассасывания силового транзистора, а также уменьшить потери на его выключение, что обуславливает увеличение КПД, повыщение рабочей частоты регулирующего элемента преобразователя напряжения, а следовательно, улучщение удельных массо-объемных показателей преобразователей напряжения, выпол-. ненных с использованием предлагаемого, регулирующего элемента. бретения о р м у л а Регулирующий элемент преобразователя напряжения, содержащий силовой транзистор, силовые электроды Koft-pporo последовательно соединены с входной обмоткой первого токового трансформатора и подключены между первым входным выводом и первым выводом первичной обмот ни силового трансформатора, второй вывод которой подключен ко второму входному выводу, вспомогательный источник, снабженный первь1М и вторым выводами, к первому выводу которого подключены эмиттеры двух транзисторов управления, эмитгерные переходы которых соединены с управляющим напряжением, причем пер вый токовый трансформатор снабжен нйсыщающей и запирающей обмотками, сое циненными между собой последовательно, а также два блока ограничения тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД путем уменьшения времени выключения транзисторов, введены второй токовый Трансформатор, снабженный базовой, пусковой и размагничивающей обмотками, а также обмоткой обратной связи, размагничивающий источник и три диода, причем первый токовый трансфор матор снабжен размагничивающей обмоткой, коллектор первого транзистора утгрвБ ления подключен через.первый диод к крайнему вьтоцу насышакяцей обмотки первого токового трансформатора, а через последовательно соединенные второй диод, пусковую обмотку второго токового трансформатора и первый блок ограни- чения тока - ко второй Клемме для подключения вспомогательного источника напряжения, коллектор второго транзистора управления через третий диод подсоединен к крайнему выводу запирающей обмотки первого токового трансформатора, а общая точка насышаювцей и запирающей 10 92 обмоток через обмотку обратной связи второго токового трансформатора подключена к эмиттерам транзисторов управления, эмиттерный переход силового транзисгора подсоединен к базовой обмотке второго токовогх трансформатора, а размагничивающие обмотки первого и второго токовых трансформаторов через второй блок ограничения тока связаны с размаг ничиваюшим источником. 2,Регулирующий элемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве размагничивающего источника используется дополнительная обмотка силового трансформатора преобразователя напряжения. 3.Регулирующий элемент по п. 1, отличающийся тем, что последовательно включенные размагничивающие обмотки первого и второго токовых трансформа горов одним выводом подсоединены к коллектору второго трзанзистора управления, а другим выводом через послеаовательно включенные второй блок ограничения тока и размагничивающий ИСТОЧНИК - к первому выводу для подключения вспомогательного напряжения. 4, Регулирующий элемент по п. 1, отличающийся тем, что первые выводы размагничивающих обмоток nef вого и второго токовых трансформаторов подключены к коллектору второго транзистора управления, а их вторые выводы через последовательно включенные второй блок ограничения тока и размагничивай щий источник - к первому выводу для подключения вспомогательного источника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 502454, кл. Н 03 К 17/60, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 708475, кл. Н ОЗ Н 3/335, 1976.