Статический преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть исползовано в источниках напряжения прямоугольной формы переменного тока.

Известны статические преобразователи напряжения постоянного тока в напряжение прямоугольной формы переменного тока, выполненные по двухтактной схеме на транзисторах и содержание входной трансформатор в управляющей цепи, в первичную обмотку которого включен задающий генератор, а вторичные обмотки ч.ерез входные ограничивающие резисторы подключены к базам транзисторов fl}.

Недостатком таких преобразователей является наличие больших токовых перегрузок, связанных со сквозными токами, снижающими надежность схемы.

Известен .статический преобразователь постоянного напряжения, содержа щий в цепи базы транзистора дроссель насыщения с прямоугольной петлей гистерезиса, шунтированный диодом, частично решающий задачу ограничения сквозных токов 2,

Однако при подаче отпирающего напряжения через дроссель протекает ток переключения, который является отпирающим для выходного транзистора, снижая эффект ограничения сквозного тока, особенно при больших коэффициентах усиления транзисторов-по току. Кроме того, для завершения процесса обратного перемагничивания дросселя необходимо/ чтобы обратный ток закрытого транзистора был тока переключения дросселя.

Наиболее близким к предлагаемому является статический преобразователь .постоянного напряжения, выполненный по двухтактной схеме, содержеиций в каждом плече силовой транзистор, база которого через вторичную обмотку насыщающего трансформатора, выполненного на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса, соединена с одним концом управляющей обмотки входного трансформатора, другой конец которой соединен с эмиттером силового транзистора и через ограничивающее сопротивление - с одним из кЬнцов первичной обмотки насыщающегося трансформатора и диоды з.

В данной схеме для обеспечения нормальной работы необходимо выполнение условия и) U(j, где и) - управляющее напряжение на вторичной обмотке входного трансформатора; Oqj- прямое падение напряжения

на шунтирующем диоде.

Выполнение условия . приводит к завышенному уровню потерь в управляющей цепи. Величина этих потерь существенно возрастает при резервированном варианте реализации устройства. Кроме того, диод шунтирует

сравнительно высокоомиую обмотку насыщающегося трансформатора, не участвующую при этом в ограничении тока через него, уровень которого вследствие этого может превысить допустимый, что вызывает дополнительные трудности в осуществлении согласования режимов работы диода и транзистора при стремлении получить высокий. КПД: для ограничения тока через диод до допустимого уровня -в базовую цепь введено ограничивающее сопротивление, на котором рассеивается дополнительная управляющая мощности при насыщенном состоянии выходного Транзистора.

Цель изобретения - повышение КПД устройства.

Поставленная цель достигается тем что в статическом преобразователе постоянного напряжения, выполненном по двухтактной схеме, содержащем в каждом плече силовой транзистор, база которого через вторичную обмотку насыщающегося трансформатора, выполненного на сердечнике с прямоугольной гистерезиса, соединена с одним из коицов управля.ю1цей обмотки входного трансформатора, другой конец которой соединен с эмиттером силового транзистора и через ограничиванхцее сопротивление с одним из концов первич«ой обмотки насыщающегося трансформатора, и диоды, по числу нас1дадающихся трансформаторов, каждый диод включен параллельно первичной обмотке насыщающегося трансформатора, второй конец которой соединен со свободньм выводом дополнительной обмотки входного трансформатора., включенной последовательно и согласно с управляющей обмоткой входного трансформатора.

На фиг. 1- изображена схема устройства управления одним из транзисторов двухтактного статического преобразователя; на фиг. 2 - эпюры напряжений.

Преобразователь содержит входной трансформатор 1 с управляющей и дополнительной обмотками 2 и 3 соответственно, насыщгиощийся трансформатор 4, первичная обмотка которого зашунтирована диодом 5 и подсоединена к ограничивающему резистору б и выходному транзистору 7.

Устройство работает следующим образом.

При появлении на управляющей и дополнительной обмотках 2 и 3 Трансформатора 1 напряжений Uy и Удопотпирающей полярности (фиг. 1) начинает перемагничиваться сердечник насыщающегося трансформатора 4 под действием суммарного напряжения UjUvfUAon (за вычетом падения напряжения на резисторе б от т.ока переключения насыщающегося трансформатора), приложенного к первичной обмотке W;, при этом во вторичной обмотке td наводит ся напряжение U запирающего знака, которое по величине больше напряжени . Uy. Величина напряжения 0 задается путем выбора числа витков обмоток W) и Wj. насыщающегося трансфор матора 4 и суммарного напряжения UT: Под действием напряжения Ugi транзистор 7 .будет находиться в закрытом состоянии до тех пор, пока пе ремагничивается сердечник насыщающегося трансформатора 4, Через некоторое- время (фиг.26 и в) сердечник насыщается, напряжени и падает практически до нуля, и транзистор 7 открывается. Время задержки отпирания транзисторов определяет несимметрию импульсов, приложенных к входу транзистора 7, и может регулироваться выбором параметров насыщающегося транзистора 4. Спустя полпериода Т/2 (фиг. 2а) полярность напряжений 0 и U изменится на обратную (запирающую для транзистора 7). , Сердечник насыщающегося трансформатора 4 начнет перемагничиваться в flpypjW -сторону со .скоростью, ограниченной прямьм падением напряжения 0 диода 5 на входных концах первичной обмотки. При этом часть управлякицего напряжения запирающей полярности, падающая на обмотке W насыщающегося трансформатора, может быть получена существенно меньшей (путем выбора отношения )/ чем в прототипе. В ограничении же тока через диод 5, участвует активное сопротивление обеих ойроток насыщгиощегося трансформатора 4. Вследствие изложенного появляется возможность предельного приближения управляющего напряжения U к величине прямого падения напряжения на эмиттерно-базовом переходе транзистора 7, деике прн сочетан 1И германиевого транзйстора( минимальные потери на ключе ) и маломощного кремниевого диода (меньшая дефицитность кремиия). Таким образом, данное техническое решение позволяет уменьшить управляющее напряжение на вторичной обмотке входного трансформатора, снизить потери в управлякнцих цепях, следовательно, повысить КПД устройства, обеспечив в то же время при более высоком КПД улрсхаеиие согласования режимов работы элементов.

СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, выполненный по двухтактной схеме, содер-. жащий fi каждом плече силовой транзистор, база которого через вторичную обмотку насыщающегося трансформатора, выполненного на сердечнике с прямоугольной Петлей гистерезиса, соединена с одним из концов управляющей обмотки входного трансформатора, другой конец которой соединен с эмиттером силового транзистора и через ограничивакяцее сопротивление с одним из концов первичной обмотки насьвцающегося трансформатора, и дяomif по числу насыщающихся трансформаторов , отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, каждый диод включен параллельно первичной обмотке насьоцающегосн трансформатора, второй конец которой соединен со свободшлм выводом дополнительной обмотки входного трансформа.iTOpa включенной последовательно и согласно с управлякяцей обмоткой входного транс4 орматора. С li э