Мостовой преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания;систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Целью изобретения является повышение надежности мостового преобразователя постоянного напряжения путем сокращения времени перегорания предохранителя при отказе одного из транзисторов.

На фиг; 1 представлена электрическая схема мостового преобразователя постоянного напряженияj на фиг. 2- схема формирователя импульсов управления тиристорами, вариант исполнения.

Мостовой инвертор содержит полупроводниковые ключи 1-4, состоящие из параллельно соединенных транзисторов 5 с предохранителями 6 в коллек-. торных цепях и резисторами 7 и 8 в базовых и эмиттерных цепях, задают щий генератор 9, выход которого соединен с предварительным усилителем 10, связанным выходными обмотками с базоэмиттерными переходами транзисторов 5 всех четырех плеч инвертора, силовой трансформатор 11, первичная обмотка которого имеет средний вывод, трансформатор 12 тока с двумя первичными обмотками, состоящими из -полуобмоток 13, 14 и 15, 16, и с двумя вторичными обмотками 17 и 18, последовательно соединенные тиристоры 19 и 20, анод первого из которых и катод второго связаны соответственно с точками соединения первичных .полуобмоток 13, 14 и 15, 16 трансформатора 12 тока, а точка соединения тиристоров 19 и 20- - со средним вьшодом первичной обмотки силр- вого трансформатора 11 через резистор 21, первичный источник 22, плюсовая клемма которого связана с обще точкой полуобмоток 13 и 14 чевез дрос сель 23, а минусовая клемма соединена непосредственно с общей точкой полуобмоток 15 и 16, формирователь 24 управляющих импульсов, входы которого соединены с задающим генератором .. и вторичными обмотками 1-7 и 18 трансформатора 12 тока, а выходы формирователя 24 подключены к управляющим электродам тиристоров 19 и 20 и к входу предварительного усилителя 10.

Формирователь импульсов 24 (фиг.2 содержит генератор 25 тактовых импульсов, выход которого подключен к входу триггера. 26 , логический элемент 2И-2 ИПИ 27, входы которого соединены с выходами триггера 26 и

с вторичными обмотками 17 и 18 транс- Форматора 12 тока через выпрямительные диоды. Стабилитроны 28 и 29 предназначены для ограничения напряжения на входах логического элемен- та 27. Выходы элемента 27 подключены к предварительному усилителю 10 и оконечным каскадам 30 и 31 формирователя 24 импульсов. Выходные выходы каскадов 30 и 31 подключены к управ5 ляющим переходам тиристоров 19 и 20. Устройство работает следующим образом.

В режиме нормальной работы, когда все транзисторы в ключах 1-4 исправ0 вы, происходит поочередная коммутация диагонально противоположных ключей 1,3 и 2,4. Переменный ток, протекающий; через встречно соединенные полуобмотки 13, 16 и 14, 15 соответственно,

создает в магнитопроводе трансформатора 12 тока встречно направленные намагничивающие силы, вследствие чего суммарньй магнитный поток равен нулю. ,На вторичных обмотках 17 и 18 напря0 жение райно нулю (что соответствует уровню ). В этом режиме работы мостового преобразователя тиристоры 19 и 20 закрыты, так как на них не поступают управляющие силы.

5 Выход из строя транзисторов мостового преобразователя происходит в момент их коммутации или в закрытом состоянии, так как в этих состояниях на них воздействует максималь0 ный уровень коммутируемой импульсной мощности и Напряжения, при этом происходит короткое замыкание перехода коллектор - эмиттер (отказ типа КЗ).

Предположим, что после коммута- 5 ции, когда ключи 2,4 открываются, а 1,3 закрываются, произошел отказ . типа КЗ транзистора 5 в ключе 1. В этом случае образуются два контура, через которые протекают токи. 0 Первый контур: плюс источника 22 - дроссель 23 - обмотка 14 - ключ 2 - трансформатор 11 - ключ 4 - обмотка 15 - минус источника 22 - соответствует нормальному режиму работы мос- 55 тового преобразователя.

Второй контур: плюс источника 22 - дроссель 23 - обмотка 13 - предохранитель 6 - короткозамкнутый транзистор 5 - резистор 8 - ключ 4 - обмотка 15 - минус источника 22 - обусловлен аварийным состоянием транзистора 5 ключа 1.

В первом контуре обмотки 14 и 15 /включены встречно,что соответствует,

нормальному режиму, а во втором контуре обмотки 13, 15 оказываются соединенными согласно, поэтбму на вторичных обмотках 17 и 18 возбуждается напряжение определенной величины, соответствующей, например, уровню 1. Формирователь 24 в соответствии с алгоритмом следования импульсов с обмоток 17 и 18 и с выхода генератор 9 вьщает сигнал на усилитель 10, который снимает управляющие сигналы со всех четырех ключей 1-4, ключи запираются, предотвращая нарастание аварийного тока в схеме. После этого формирователь 24 подает отпирающий сигнал на управляющий электрод тиристора 20, который отпирается, образуя контур для протекания тока: плюс иснитель 6 - короткозамкнутый тор 5 - резистор 8 - левая мотки трансформатора 11 - р тор 21 - тиристор 20 - мину 5 ка 22. В первоначальный мом ограничивается индуктивност селя 23, а после закрытия к 4 - транзисторами 11. Затем матор 11 насыщается, вследс

10 г-о что к одной секции обмот .жено постоянное напряжение, туре, который ограничен рез резко возрастает, предохран перегорает, отключая коротк

5 тый транзистор 5 и тиристор

Сигналы с обмоток 17 и 18 и и нормальная работа схемы в ливается.,

20 Логическая последовательн , боты функциональных элементо вого преобразователя в норма жиме и при отказе, например торов 5 в любом из четырех п

точника 22 - дроссель 23 - предохра- ведена в таблице состояний.

Режим работы

17

Сигналы 1 18 Т 26/Q Т 26/Q 1 19

Нормальный

Таким образом, предлагаемое уст- 45 ройство имеет следующие преимущества: уменьшены электрические и тепловые удары в силовых элементах выжигания предохранителей, что обеспечивает высокую надежность устройства ре- 50 зервирования; уменьшено прямое падение напряжения на силовых полупроводниковых элементах выжигания предо сра- нителей с 400 до 2-3 В, что позволяет без увеличения установочной мощ- 55 ности элементов увеличить ток через предохранители в десятки раз и уменьшить на порядок время ныгорания

нитель 6 - короткозамкнутый транзистор 5 - резистор 8 - левая секция обмотки трансформатора 11 - резистор 21 - тиристор 20 - минус источнИ- ка 22. В первоначальный момент ток ограничивается индуктивностями дросселя 23, а после закрытия ключей 2, 4 - транзисторами 11. Затем трансформатор 11 насыщается, вследствие тог-о что к одной секции обмотки прило- .жено постоянное напряжение, ток в контуре, который ограничен резистором 21 резко возрастает, предохранитель 6 перегорает, отключая короткозамкнутый транзистор 5 и тиристор 20.

Сигналы с обмоток 17 и 18 исчезают, и нормальная работа схемы восстанавливается.,

Логическая последовательность ра- боты функциональных элементов мостового преобразователя в нормальном режиме и при отказе, например, транзисторов 5 в любом из четырех плеч при20

1/0

0/1

предохранителей, а следовательно обеспечить сокращение времени отказа мостового преобразователя; отсутствуют ограничения в применении предлагаемого устройства по мощности, напряжению питания и диапазону его изменения.

Формула изобретения

Мостоной преобразователь постоянного напряжения, содержащий связанные с входными выводами полупроводниковые ключи, каждый из которых выполнен из N параллельно соединенных транзисторов с предохранителями в цепи коллектора, силовой трансформатор, первичная обмотка которого, выполненная со средним выводом, крайними выьода- ми подсоединена к диагонали переменного тока мостового преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен через предварительный усили тель с управляющими входами полупроводниковых ключей, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности путем сокращения времени перегорания предохранителя отказавшего транзистора, введен трансфер матор тока, цепь из двух включенных

согласно-последовательно тиристоров,

10736

подключенных к входным выводам преобразователя, резистор и формирователь импульсов, первый вход которого подсоединен к вькоду задающего генерато5 ра, второй и третий вход подключены к ВТОРИЧНЫМ обмоткам трансформатора тока, -первичные обмотки которого d включены в силовые цепи полупроводни ковых ключей мостового преобразовав

10 теля, средний вывод первичной обмотки силового трансформатора которого соединен через резистор с точкой соединения двух тиристоров, управляющие входы которых подключены

15 соответственно к первому и второму выходу формирователя импульсов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цепь изобретения - повышение надежности путем сокращения времени перегорания предохранителя при отказе одного из транзисторов. Мостовой инвертор содержит ключи 1-4, вьшол- ненные на параллельно включенных транзисторах 5 с предохранителями, задающий генератор 9, предохранительный усилитель 10, силовой трансформатор 11. Ввведены в устр-во трансформатор тока 12, цепь из двух включенных согласно-последовательно тиристоров 19 и 20 и формирователь импульсов 24. В устр-ве обеспечивается уменьшение электрических и тепловых ударов в силовых элементах выжигания предохранителей, что обеспечивает высокую надежность резервирования; уменьшается прямое падение напряжения на силовых полупроводниковых элементах выжигания предохранителей с 400 до 2 В. 2 ил. (2 $ (Л

Составитель В.Елов Редактор Л.Веселовская Техред М.Ходаиич,

Заказ 52А2/56Тираж 631 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

«..,«.«.«.,--«. .«;....«„« «-«-.

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

(р1/г. 2

Корректор О.Луговая