Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M7/5375 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение надежности путем устранения одностороннего насыщения выходного трансформатора.

На фиг, 1 приведена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие его работу в установившемся режиме.

Схема содержит трансформаторный датчик 1 тока, первая обмотка 2 которого соединена последовательно с первичными обмотками 3 и 4 выходного трансформатора 5, вторичная обмотка 6 которого подключена к выводам для подсоединения нагрузки 7, соединенной с обмоткой 8 трансформаторного датчика тока, выходом которого являются обмотки 9 и 10, первые измерительные резисторы 1 и 12, входящие в состав кор- ректируюш.их цепей, подсоединенных к входам транзисторов 13 и 14, трансформатор 15 тока, первые обмотки которого 16 и 17 включены последовательно с коллекторами транзисторов 13 и 14, а вторичная обмотка 18 подключена к базам транзисторов 13 и 14, средний вывод этой обмотки через пусковой резистор 19 соединен с первым входным выводом, входы транзисторов 13 и 14, защун- тированные конденсаторами 20 и 21, и через диоды 22 и 23 подключены к вторым резисторам 24 и 25, точка соединения с которыми через усилители 26 и 27 и диоды 28 и 29 подключены к резисторам 11 и 12, входы усилителей подключены к фильтрующим конденсаторам 30 и 31.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход преобразователя постоянного напряжения через резистор 19 начинает протекать ток, который заряжает конденсаторы 20 и 21. При достижении напряжения на конденсаторах 20 и 21 уровня, соответствующего порогу отпирания транзисторов 13 и 14, по их коллекторам через обмотки 16 и 17 трансформатора тока, первичные обмотки 3 и 4 выходного трансформатора 5 и первичную обмотку 2 транс- (|)орматорного датчика 1 тока потечет ток.

Так как схема не является абсолютно симметричной и токи коллекторов транзисторов 13 и 14 всегда отличны друг от друга, а обмотки 16 и 17 включены встречно, то разностный магнитный поток, возникающий в сердечнике трансформатора 15 тока, вызывает в его обмотке 18 ток, который приводит к опрокидыванию схемы в одно из устойчивых состояний, при котором один из транзисторов открыт, а другой заперт. Предположим, что открывается транзистор 13. Ток вторичной обмотки трансформатора 15 тока, протекая, по цепи, состоящей из обмотки 18 трансформатора 15, перехода база-эмиттер

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

транзистора 13, резистора 25, диода 23, заряжает конденсатор 20 и перезаряжает конденсатор 21. Сердечник трансформатора тока перемагничивается под действием напряжения на его обмотке 18

иОэ,,13 -(- и„23 + Ьч13 R2li

и заходит в область насыщения. При этом за счет прекращения действия положительной обратной связи резко уменьшается ток базы транзистора 13 и он некоторое время поддерживается в открытом состоянии разрядным током конденсатора 20. Возникающая во вторичной обмотке 18 ЭДС самоиндукции перезаряжает конденсаторы 20 и 21, транзистор 13 запирается, отпирается транзистор 14 и начинается лавинообразный процесс перехода схемы во второе устойчивое состояние.

Отсутствуют динамические потери при переключении транзисторов 13 и 14 (фиг. 2), так как фронты тока и напряжения не пересекаются, в результате чего снижаются потери в транзисторах и облегчается их тепловой режим.

При несимметрии плеч преобразователя постоянного напряжения возможно возникновение режима глубокого насыщения выходного трансформатора 5. Измерение тока намагничивания выходного трансформатора 5 осуществляется с по.мощью датчика 1 тока. При этом начала и концы обмоток 2 и 8 датчика 1 тока соединены с элементами преобразователя таким образом, что токи, протекающие по его обмоткам 9 и 10, создают на измерительных резисторах 11 и 12 падения напряжения, пропорциональные токам намагничивания плеч. Это напряжение выпрямляется одним из однополупериодных выпрямителей, выполненных на диодах 28 и 29, и после фильтрации конденсаторами 30 или 31 поступает на вход одного из усилителей 26 или 27. При этом один из усилителей 26 или 27 начинает шунтировать соответствующий резистор 24 или 25, вследствие чего уменьшается напряжение на обмотке 18 трансформатора тока, под действием которого происходит перемагничивание его сердечника. Таким образом, увеличивается длительность одного из полупериодов и происходит уменьшение тока намагничивания выходного трансформатора.

Схема в случае увеличения тока намагничивания выходного трансформатора 5, протекающего через транзистор 13, работает следующим образом.

Магнитный поток, создаваемый током, протекающим по обмотке 2 датчика 1 тока, когда открыт транзистор 13, больше магнитного потока, создаваемого током, протекающим по обмотке 8. Разностный магнитный поток в сердечнике трансформатора датчика 1 тока наводит в обмотках 9 и 10 токи, пропорциональные току намагничивания выходного трансформатора 5. На измерительных резисторах 11 и 12 появляется напряжение, причем полярность его такова, что диод 29 закрыт, а диод 28 открывается и через него проходит ток, который заряжает конденсатор 30. Сигнал, поступивший на вход усилителя 26 мощности, усиливается, и выходной транзистор усилителя 26 мощности начинает шунтировать резистор 24. Вследствие этого во второй полупериод, когда открыт транзистор 14, напряжение на вторичной обмотке 18 трансформатора тока уменьшается и длительность полупериода возрастает. Таким образом происходит смещение рабочей точки на кривой намагничивания сердечника выходного трансформатора 5 и, как следствие, уменьшение тока намагничивания, протекающего через транзистор 13.

В качестве усилителя мощности можно использовать транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий самовозбуждающуюся

, О

5

инверторную ячейку с выходным трансформатором с токовой обратной связью, выполненную на транзисторах, управляющие переходы которых зашунтированы конденсаторами, трансформаторный датчик тока, выход которого подсоединен к блоку коррекции, и пусковой резистор, подключенный к средней точке базовой обмотки токового трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения одностороннего насыщения выходного трансформатора, входные обмотки трансформаторного датчика тока включены последовательно с обмотками выходного трансформатора, средняя точка указанных обмоток подсоединена к первому входному выводу, а блок коррекции выполнен в виде двух соответствующих корректирующих цепей, каждая из которых содержит первый резистор, подключенный к выходу трансформаторного датчика тока через выпрямитель и емкостной фильтр, подсоединен; ый к входу усилителя, выходная цепь которого подключена параллельно второму резистору, через диод подсоединенному к входу соответствующего транзистора.

Преобразователь постоянного напряжения относится к электротехнике и может быть использован в качестве источника вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем устранения одностороннего насыщения выходного трансформатора. При несимметрии плеч преобразователя трансформатор (Тр) 5 входит в режим одностороннего насыщения. Измере О --... ,,,,:;- / ние тока намагничивания Тр 5 осуществляется с помощью датчика тока (ДТ) 1. При этом ток, протекающий по обмоткам 9 и 10, создает на измерительных резисторах (Р) 11 и 12 падения напряжения, пропорциональные токам намагничивания плеч. Один из усилителей 26 или 27 шунтирует резистор 24 и 25, приводит к уменьщению напряжения на обмотке 18 токового трансформатора 15, под действием которого происходит перемаг- н.1чивание сердечника. Подключение ДТ последовательно с обмотками выходного трансформатора, выполнение блока коррекции в виде двух корректирующих цепей, состоящих из Р 11 и 12, диодов 27 и 28, конденсаторов 30 и 31, увеличивает длительность одного из полупериодов и произойдет уменьшение.тока намагничивания Тр 5. Аналогичные процессы происходят при увеличении тока намагничивания Тр 5, протекающего через транзисторы 13 или 14. Указанное подключение позволяет повысить надежность устройства. 2 ил. i (Л т 1±и т Д. -, Пг ;/П 5 ьо ND О5 01 СО

i/w(W

i(mi

L )

l wisfflS)

Составитель Т. Ершова

Редактор Н. РогуличТехред И. ВересКорректор А. Знмокосов

Заказ 1936/55Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, .Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4