Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1985 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания радиоэлектронной аппаратуры Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения пусковог тока. На фиг. 1 приведена схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг. 2 - осциллограм ма тока и напряжения на коллекторе транзистора в момент пуска преобразователя; на фиг. 3 - осциллограммы тока и напряжения на коллекторе транзистора в установившемся режиме Преобразователь постоянного на- .пряжения в постоянное (фиг. 1) сод Ж1т выходной трансформатор, первич ная обмотка 1 которого средним выводом соединена с одной шиной неточника питания, а крайними вьшода ми через первичные обмотки 2 и 3 промежуточного трансформатора - с коллекторами силовых транзисторов 4 и 5, база-эмиттерные переходы Которых зашунтированы диодами 6 и 7, а базы соединены с вторичной обмоткой 8 промежуточного трансфор матора. Резистор 9 запуска включен между шиной питания и средней точкой вторичной обмотки 8 промежуточного трансформатора. Нагрузка подключена через емкостньй фильтр и выпрямитель к вторичной обмотке выходного трансформатора. Коллекторы транзисторов 10 и 11 через диоды 12 и 13 соединены с одними выводами дополнительных обмоток 14 и 15 промежуточного трансформатора, эмиттеры - с другими вьшодами допол нительных обмоток 14 и 15. База одного транзистора 10 соединена с эмиттером другого транзистора 11 (и наоборот), а между их базами вкл чен резистор 16, зашунтированньй вторичной обмоткой 17 измерительного трансформатора тока, первичная обмотка 18 и 19 которого включена между эмиттерами силовых транзисторов 4 и 5 и другой шиной источника питания, В ряде случаев для уменьшения динамических потерь в силовых транзисторах 4 и 5 целесообразно шунтировать из база-эмиттерные переходы конденсаторами 20 и 21. Работа преобразователя происходит следующим образом. При подаче напряжения на вход преобразователей постоянного напряжения в постоянное через резистор 9 запуска начинает протекать ток (фиг. 1), которьш заряжает первьй и второй конденсаторы 20 и 21. При достижении напряжения на конденсаторах 20 и 21 уровня, соответствующего порогу отпирания первого и второго силовых транзисторов 4 и 5, по их коллекторам через первичные обмотки 2 и 3 промежуточного трансформатора и полуобмотки первичной обмотки 1 выходного трансформатора течет ток. Так как схема не может быть абсолютно симметричной и токи коллекторов первого и второго силовых транзисторов 4 и 5 всегда отличны один от другого, а первичные обмотки 2 и 3 промежуточного трансформатора включены встречно, то разностньй магнитньй поток, возникающий в сердечнике промежуточного трансформатора, вызывает в его вторичной обмотке 8 ток, которьй приводит к опрокидыванию.схемы в одно из устойчивых состояний, при котором один из транзисторов открыт, а другой заперт. Предположим, что открылся первый силовой транзистор 4. Ток его базы, протекая по цепи, состоящей из вторичной обмотки 8 промежуточного трансформатора, перехода база-эмиттер силового транзистора 4, первой 18 и второй 19 первичных обмоток измерительного трансформатора, диода 7, заряжает первьй конденсатор 20 и перезаряжает второй конденсатор 21. Ток эмиттера первого силового транзистора 4, протекая по первой первичной обмотке 18 измерительного трансформатора тока, создает в его сердечнике магнитньй поток, которьй наводит ток во вторичной обмотке 17 измерительного трансформатора тока, которьй создает на резисторе 16-падение напряжения, пропорциональное току в первой первичной обмотке 18 измерительного трансформатора тока. При увеличении тока в обмотке 18 падение напряжения на резисторе 16 достигает величины, при которой отпирается транзистор 10 и шунтирует первую дополнительную вторичную обмотку 14 промежуточного трансформатора тока. В результате ток вторичной обмотки 8 промежуточного трансформатора тока, а

следовательно, и ток базы первого силового транзистора 4, уменьшаются, транзистор выходит из насыщения и начинает ограничивать ток, протекающий по его коллектору. Сердечник промежуточного трансформатора тока перемагничивается под действием напряжения на его вторич ной обмотке 8 и заходит в область насьщения. При этом резко уменьшается ток базы первого силового транзистора 4, и он некоторое время поддерживается в открытом состоянии разрядным током первого конденсатора 20.

Возникающая во вторичной обмотке 8 промежуточного трансформатора тока ЭДС самоиндукции перезаряжает первый и второй конденсаторы 20 и 21, первьй силовой транзистор 4 запирается, отпирается второй силовой транзистор 5, и начинается лавинообразный процесс перехода схемы во второе устойчивое состояние. Процессы, происходящие при этом, агналогичны рассмотренным. По мере заряда конденсатора на выкоде преобразователя ток через первый и второй силовые транзисторы 4 и 5 уменьшается напряжение на резисторе 16 становится недостаточным для открывания транзисторов 10 и 11,. и силовые тразисторы 4 и 5 выходят из линейной области рабочих характеристик.

Таким образом, происходит ограничение пускового тока коллекторов

nepBcio и второго силовьк транзисторов 4 и 5 на безопасном уровне (фиг. 2). Амплитуда тока ограничения определяется величиной резистора 16, коэффициентом трансформации

измерительного трансформатора тока и порогом отпирания и транзис- : торами 10 и 11.

Как видно из фиг. 3, в установившемся режиме наблюдается полное

отсутствие динамических потерь

при переключении первого и второго силовых транзисторов 4 и 5, так как фронты тока и напряжения не пересекаются, в результате чего снижаются потери в транзисторах, облегчается их тепловой режим.

Таким образом, наличие дополнительных схемных элементов для ограничения пускового тока практически

не влияет на КПД преобразователя за счет выбора большой величины коэффициента трансформации измерительного трансформатора тока, но позволяет защитить силовые транзисторы от выхода из строя в случае короткого замыкания в цепи нагрузки и при пусковых режимах.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий выходной трансформатор, первичная обмотка которого средним вьшодом соединена с одним из входных вьшодов, а крайними вьтодами через первичные обмотки промежуточного трансформатора - с коллекторами силовых транзисторов, база-эмиттерные переходы которых зашунтированы диода:.я1, а базы соединены с вторичной обмоткой промежуточного трансформатора, а резистор запуска связан с базами силовых транзисторов и одним из входных выводов, причем нагрузка подключена через емкостный фильтр и вьшрямитель к вторичной обмотке выходного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности путем ограниче.ния пускового тока, в него введены измерительный трансформатор тока, резистор, два диода, два транзистора и две дополнительные обмотки промежуточного трансформатора, при зтом коллекторы транзисторов через диоды соединены с одними вьшодами дополнительных обмоток, эмиттеры соединены с другими вьтодами дополнительньос обмоток, база одного транзистора (Л соединена с эмиттером другого транзистора соответственно, а между базами транзисторов включен резистор, зашунтированный вторичной обмоткой измерительного трансформатора тока, первичные обмотки которого включены между эмиттерами силовых транзисторов и другим входным вьшодом.

nycff flffff.

и

вх

Фиг.2