Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры и устройств вычислительной техники.

Р звестны инверторы с усилителем мощности на транзисторах, выполненнне по полумостовей (или мостовой) схеме, первичная обмотка трансформатора тока датчика токовперегрузки которых включена последовательно первичной обмотке выходного трансформатора ll и 2 .

Однако при этом датчик не реагирует на появление сквозных токов через транзисторы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь постоянного напря- . жени я, выполненный по полумостовой .. схеме инвертора с трансформаторным выходом, содержащий в одной из стоек транзисторы, последовательно с которыми включена по меньшей мере одна первичная обмотка трансформатор,ного датчика токов, вторичные обмотки которого связаны с блоком защиты подключенным к блоку управления, соединенному еуправляющими входами биловых транзисторов Щ .

Недостатком известного устройства является низкая надежность схемы, обусловленная тем, что при двух возможных вариантах фазировки первичных обмоток датчика тока (согласно-последовательно или встречно-последовательно друг относительно дpyгa J датчик тока работает либо с постоянным подмагничиванием, либо не реагирует на сквозные токи.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения защиты от сквозных токов при отсутствии постоянного подмагничивания обмоток датчика токов.

Поставленнаг) цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения, вьтолненном по полумостовой схеме инвертора с трансформаторным выходом, содержащем в одной из стоек дгранзисторы, последовательно с которыми включена по меньшей мере одна первичная обмотка трансформаторного датчика токов, вторичные обмотки которого связаны с блоком защиты, подключенным к блоку управления, соединенному с управляющими входами силовых транзисторов, последовательно первичной обмотке выходного трансформатора включена цепочка, содержащая две параллельные ветви с диодами, направления проводимости которых в каждой ветви противоположны один другому, при этом часть первичных обмоток датчика токов вkлючeнa последовательно этим диодам, а другая часть первич -шх обмоток датчика токов включена последовательно силовым цепям транзисторов инвертора.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема включения датчикИ токов в инверторе; на фиг.2 и 3 - варианты подключения датчика токов.

Преобразователь содержит инвертор

1,выполненный по полумостовой схеме на транзисторах 2 и 3, конденсаторах 4 и 5 и выходном трансформаторе 6, блок 7 управления, соединенный с выходом блока 8 защиты, трансформаторы 9 и 10 управления, диоды 11 и 12, связанные с первичными обмотками датчика 13 токов, выполненного на трансформаторе тока. Нагрузка инвертора 14 подсоединена к выходному трансформатору. Между вторичной обмоткой 15 датчика 13 токов и входом блока 8 защиты включены выпрямитель 16 и резистор 17 нагрузки трансформатора датчика 13 токов. Трансформатор датчика 13 токов содержит ,цве первичные обмотки 18 и 19

на схеме (фиг.1) или три первичные обмотки 20-22 (фиг.2) и 23-25 (фиг.З) .

Первичная обмотка выходного трансформатора б шунтирована цепочкой из последовательных конденсатора 26 и резистора 27.

Блок 7 управления вырабатывает импульсы управления, приводящие через трансформаторы 9 и 10 к попеременному открыванию транзисторов 2 и 3. При этом между импульсами управления транзисторов 2 и 3 имеются паузы, минимальные длительности которьж обеспечивают отсутствие сквозных токов через транзисторы 2 и 3 в ислравной.схеме.

Обозначим количество ВИТРСОВ первг чных обмоток 18 и 19 трансформатора 13 схемы (фиг.1) через Wig и Wiq соответственно. Предположим, что оно равно числу Д| :

В нормальном рабочем режиме в момент проводимости транзистора 2 ток протекает по цепи: конденсатор 4.коллектор-эмиттер транзистора

2,обмотка 18, диод 11, первичная обмотка трансформатора б,конденсатор 4. При этом ток втекает в вывод обмотки 18 без обозначения точкой.

В момент проводимости транзистора 3 ток протекает в контуре: конденсатор 5, перви.чная обмотка трансформатора 6, диод 12, обмотка 19, коллектор-эмиттер транзистора 3, конде исатор 5. Ток при этом втекает в вывод обмотки 19, обозначенный точкой. Таким образом, направление магнитного потока в сердечнике трансформатора 13 каждый полупериод работы инвертора меняется и в результате этого подмагничивание сердечника постоянной составляющей отсутствует, В случае возникновения сквозного тока через транзисторы 2 и 3 этот ток протекает по цепи: коллектор-эмиттер транзистора 2, обмотка 19 трансформатора датчика, коллектор-эмиттер транзистора 3. Таким образом, датчик токовых перегрузок первичной цепи схемы (фиг.1) реагирует как на величину тока первичной обмотки трансформатора 6, так и на сквозные токи через транзисторы 2 и 3 с одновременным обеспечением отсу ствия подмагничивания рабочими тока ми сердечника трансформатора датчик 13 тока. Блок 8 защиты реагирует на велич ну падения напряжения на резисторе 17. При превышении этим напряжением определенного порогового уровня за1ци та срабатывает. Падение напряжения на резисторе 17 создается выпрямлен ным током вторичной обмотки 15 трансформатора. Ток вторичной обмот ки 15 пропорционален суммарным ампер виткам его первичных обмоток. Таким образом, защита срабатывает при пре вышении суммарными ампервитками первичных обмоток датчика 13 тока определенного значения. В схеме (фиг.1) суммарные ампер витки первичных обмоток трансформатора 13 пропорциональны числу N как для токов перегрузки со стороны первичной обмотки трансформатора 6/ так и для сквозных токов. Чувствительность датчика 13 схемы (фиг.1) одинаковая ,как к токам перегрузки, так и к сквозным токам. На схемах на фиг,2 и 3 приведены варианты исполнения схем инвертора, в которых, как и в схеме на фиг.1, получается совмещение функций датчи ка тока перегрузки первичной обмотки выходного трансформатора и датчика сквозных токов при обеспечении отсутствия постоянной составляющей подмагничивания в сердечнике трансформатора датчика из-за рабочих токов инвертора. Отличие схем на фиг.2 и 3 в том, что в них достигается повышение чувствительности датчика к сквозным токам по сравнению с чувствительностью к токам перегруз ки. Обозначим количество витков первичных обмоток 20-22 трансформатора 13 схемы на фиг.2 через , N( и 21 соответственно. Если количество витков обмотки 20 принять равньм числу N , то количество витков обмотк 21 выбирается кратной числу Н ( ctnN, гдeп1il), а количество витков обмотки 22 выбирается из г отношения W,j (rn+DN. в нормальном рабочем режиме при проводимости транзистора 2 TOIC протекает по цепи: конденсатор 4, коллектор-эмиттер транзистора 2, обмотка 20, диод 11, первичная обмотка трансформатора б, конденсатор 4. При проводимости транзистора 3 ток протекает по цепи: конденсатор 5, первичная обмотка трансформатора 6, диод 12, обмотка 21, обмотка 22, коллектор-эмиттер транзистора 3, конденсатор 5. Так как количество витков обмотки 22 превьтает количестчо витков обмотки 21, то направление намагничивания сердечника трансформатора 13 при проводимости транзистора 3 определяется полярностью включения обмотки 22. Суммарные ампервитки первичных обмоток трансформатора 13 при проводимости транзистора 2 пропорциональны числу Ц , а при проводимости транзи&тора 3 числу А1 {rri4l N- rnN Н. Благодаря этому в сердечнике трансформатора 13 схемы (фкг.2) обеспечивается отсутствие подмагничивания постоянной составляющей,. В случае возникновения сквозного тока этот ток протекает по цепи: коллектор-эмитт ер транзистора 2, обмотка 22 трансформатора 13, коллектор-эмиттер транзистора 3. При этом суммарные ампервитки первичных обмоток трансформатора 13 для сквозного тока пропорциональны числу W,i « m-H) N . Так как в схеме -фиг.2) количество витков в цепи сквозного тока Cm+l)N превыииет эквивалентное количество витков в цепях тока перегрузки со стороны выходного трансформатора, то и чувствительность датчика токовых перегрузок к сквозным токам выше чувствительности к токам перегрузки со сторЬны выходного трансформатора . Обозначим количество витков первичных обмоток 23-25 трансформатора 13 схемы (фиг.З) через , VV24 и V/(j5 соответственно. Если количество витков обмотки 23 принять равным ЧИСЛУ Н ( W5} N ) , то количество витков обмотки 24 выбирается кратной числу К ( 24 - /. где т т- 1) , а количество витков обмотки 25 выбирается из соотношения W,25 ( + ) J В нормальном рабочем режиме при проводимости транзистора 2 ток протекает по цепи: конденсатор 4 коллектор-эмиттер транзистора 2, обмотка 23, диод 11, первичная обмотка трансформатора 6, конденсатор 4. При этом ток втекает в вывод обмотки .2.3, обозначенный точкой. При проводимости транзистора 3 токпротекает по цепи: конденсатор 5, п -рвичная обмотка трансформатора 6, диод 12,

обмотка 25, обмотка 24, коллекторэмиттер транзистора 3, конденсатор 5. При этом ток втекает в вывод .обмотки 25 без обозначения и в вывод обмотки 24, обозначенный точкой Так как количество витков обмотки 2 превышает количество витков обмотки

24,то направление намагничивания сердечЕ1ика трансформатора 13 при прводимости транзистора 3 определяется полярностью включения обмотки

25,Суммарные ампервитки первичных обмоток трансформатора. 13 при проводимости транзистора 2 пропорциональны числу Wj-j Z , а при проводимости транзистора 3 - числу -25 2 ° -(гя+1)Н- . Так как при этом направление намагничивания сердечника трансформатора 13 каждый полупериод работы инвертора меняется на обратный, а суммарные е-мпервитки в оба полупериода пропорциональны той же величине Н/ то в сердечнике трансформатора 13 постоянная составляющая намагничивания отсутствует В случае возникновения сквозного тока этот ток протекает по цепи: коллектор-эмиттер транзистора 2, обмотка 23, обмотка 24, коллекторэмиттер транзистора 3. При этом для обеих обмоток ток втекает в выводы, обозначенные точками. Поэтому суммарные ампервитки первичных обмоток трансформатора 13 для сквозного тока пропорциональны числу Wi) 4- -24

(т4)м..

Так как в схеме (фиг. 3) эквиваленное количество витков первичных обмоток датчика токовых перегрузок в цепи сквозных токов равно (m+l)N, а в цепи рабочих токов и токов перегрузки со стороны выходного трансформатора б равно N , то чувствительност датчика к сквозным токам вышя чувствительности к токам перегрузки со сторо ны выхода,

В качестве диодов 11 и 12 в схемах (фиг„1-3) используются импульсные диоды, способные работать на частотах инвертора.

Возможны модификации скегл {фиг.1 и 2) с включением одной из первичных обмоток трансформатора датчика 13 не в цепи транзистора 3, а цепи транзистора 2, Возможен вариант схемы (фиг.З), при котором обмоткй 23 и 24 ь еняются местами. При этом может потребоваться изменение фазировки обмоток трансформатора 13 и изменение направлений проводимости диодов 11 и 12.

Предложенная схема особенно целесообразна к применению во вторичных источниках электропитания с бестрансформаторньз входом и промежуточньм пов1ашением частоты, в которых в качестве напряжения питания инвертора используетгя выпрж ленное г аггряжение пpo ffiaIШeннoй сети.

Раким образом, изобретение позволяет повысить надежность схемы.

4-0;г9

3

к

п

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, выполненный по полумостовой схеме инвертора с трансформаторным выходом, содержащий в одной из стоек транзисторы, последовательно .с которыми включена по меньшей мере одна первичная обмотка трансформаторного датчика токов г вторичные обмотки которого связаны с блоком защиты, подключенным к блоку управления, соединенному с управлякядими вхо.дами силовых транзисторов; о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения надежности, последовательно первично обмотке выходного трансформатора включена цепочка, содержащая две параллельные ветви с диодами, направления проводимости которых в каждой ветви противоположны один другому, при этом часть первичных обмоток датчика токов включена пос-Q ледовательно этим диодам, а дру1ая часть первичных обмоток датчика токов включена последовательно силовЕлл цепям транзисторов инвертора«