Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования и стабилизации постоянного напряжения.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов, повьшение КПД.

На фиг.1 изображена электрическа схема предлагаемого преобразователя на фиг.2 - одна из возможных модификаций электрических схем блока управления.

Преобразователь постоянного напряжения содержит инвертор на транзисторах 1 и 2, вход которого подключен к входным выводам 3 и 4, а выход через вторичную обмотку 5 силового трансформатора 6, выходной выпрямитель 7 и фильтр 8 - к выходным выводам 9 и к входу широтно-им- пульсного модулятора 10 блока П управления. Выход широтно-импульс- ного модулятора непосредственне подключен к первым входам селекторов 12 и 13 и через инверторы 14 и 15 - к первым входам селекторов 16 и 17.

Вторые входы селекторов и управляющий вход выходного выпрямителя 8 подсоединены к выходу коммутатора 18, а выходы селекторов через транзисторные ключи 19-22 подключены к выводам первичных обмоток разделительных трансформаторов 23 и 24, вторичные обмотки которых связаны с базо-эмиттерными переходами транзисторов 1 и 2. Средняя точка первичны

обмоток трансформаторов 23 и 24 че-i рез вторичную обмотку трансформаторов 25 и 26 тока и диоды 27 и 28 поключена к общему проводу, а первичная обмотка трансформаторов тока включена в силовую, эмиттерную цепь транзисторов 1 и 2.

Катоды диодов 27 и 28 через резисторы 29 и 30 и фильтр 31 подкл}рчены к выходу дополнительного выпрямител 32, вход которого подключен к дополнительной обмотке 33 трансформатора 6, Вспомогательные обмотки 34 и 35 трансформатора 6 через резисторы 36 и 37 подсоединены к входной цепи транзисторов 1 и 2 инвертора. Диоды 38 и 39 служат для устранения перенапряжений на обмотках трансформаторов тока. Резисторы 40 и 41 и конденсаторы 42 и 43 предназначены для .первоначального запуска инвертора.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии коммутатор 18 находится в разомкнутом состоянии. При этом селекторы 12,13,16 и 17, транзисторы 19-22 и синхронный вы10 прямитель 7 заперты по управляющим входам. При подаче первичного питания на входные выводы 3 и 4 запускающие резисторы 40 и 41 приоткрывают транзисторы 1 и 2. Из-за техно15 логического разброса параметров первым открывается один из них, предположим транзистор 1. Возникающий при этом лавинообразный процесс, задаваемый обмоткой положительной обрат0 ной связи 34 трансформатора 6, приводит к насыщению транзистора 1, транзистор 2 находится при этом в запертом состоянии напряжением, снимаемым с обмотки 35. Напряжение,

25 снимаемое с диагонали полумоста, с обмотки 5 поступает на находящийся в запертом состоянии синхронный выпрямитель 7, а с обмотки 33 через выпрямитель 32 и фильтр 31 - на пи0 тание блока 11 управления и резисторы 29 и 30. Так как ток, потребляемый по первичной цепи, при насыщенном состоянии транзистора 1 остается постоянным, то падение напряжения

„ на первичной обмотке трансформатора 25 определяется только его омическим сопротивлением. При возрастании намагничивающего тока на первичной об- мотке трансформатора 25 возникает

0 падение напряжения за счет ЭДС самоиндукции, что приводит к ускоренному запиранию насыщенного транзистора. Получающийся при этом лавинообразный процесс приводит к закрытию

g транзистора 1 и открытию транзистора 2. В дальнейшем процессе повторяется, при этом происходит поочередное открывание то транзистора 1, то транзистора 2, за счет чего на

Q обмотках 5 и 33 трансформатора 6 наводится переменное напряжение.

При закрытом состоянии синхронного вьтрямителя 7 напряжение на выходных клеммах 9 отсутствует.

g Включение коммутатора 18 по

внешней команде приводит к открытию селекторов 12,13,16 и 17 и синхронного выпрямителя 7. Импульсы с выхода широтно-импутЕЬСного модулятора

10 с фазой 0 через селекторы 12 и 16 поступают на выходы транзисторных ключей 19 и 20, а с фазой 180 через селекторы 13 и 17 - на выходы транзисторных ключей 21 и 22. Скважность широтно-модулиррванных импульсов определяется цепью отрицательной обратной связью, которая служит для поддержания на выходе источника стабилизированного напряжения.

Рассмотрим работу преобразователя в первом полупериоде управляющего импульса. Предположим что импульс управления с выхода блока 11 поступает на выход транзисторного ключа 20. Ключ при этом , открывается и через него начинает протекать ток по цепи: выход + фильтра 31, резистор 29, трансформатор 25 тока, средний вывод обмотки трансформатора 23, коллекторно-эмиттерный переход транзистора 20, общий провод. Фази- ровка включения обмоток трансформатора 23 выбирается так, что при этом на базе силового транзистора 1 наводится положительное напряжение.

Транзистор 1 переходит в активный режим и за счет положительной обратной связи, осуществляемой трансформаторами 23 и 25, отпирается лавинообразно и переходит в насыщенный режим. При этом ток базы пропорционален току коллектора, а коэффициентом пропорциональности являются коэффициенты трансформаций трансформаторов 23 и 25.

Транзистор 19 находится при этом в запертом состоянии в связи с низким выходным напряжением транзисторного ключа 20.

При снятии управляющего сигнала с входа транзисторного ключа 20 последний запирается, а ключ 19 отпирается высоким уровнем сигнала на выходе блока 11. Открытие транзисторного ключа 19 приводит к измене- нйю фазировки сигнала на вторичной обмотке трансформатора 23, и в базу силового транзистора 1 начинает поступать запирающий ток, пропорциональный току коллектора.

После запирания силового транзистора автоматически прекращается протекание тока через диод 27 и потенциал на его катоде становится равным напряжению на выходе фильтра 31. Это напряжение приводит к появлению тока

перемагничивания сердечников трансформаторов 23 и 25 по цепи; + фильтра 31, вторичная обмотка трансформатора 25, резистор 29, первичная подуобмотка трансформатора 23, транзисторный ключ 19, общий провод. Так как после запирания силового транзстора по цепи его управления

0 практически прекращается потребление мощности от источников питания, кроме цепи перемагничивания сердечников трансформаторов 23 и 25, то мощность, потребляемая блоком управления, зна5 чительно снижается. При этом достигается надежное запирание силового транзистора во всех режимах работы конвертора.Работа транзистора 2 инвертора в следующем полупериоде

0 управляющего импульса осуществляется аналогичным образом. Импульсы с выхода инвертора через трансформатор 6, синхронный выпрямитель 7 и фильтр 8 поступают на выходные клеммы 9.

5 Исключение из состава источника питания вспомогательного источника питания и совмещение его функций с силовым инвертором позволяет снизить массу и повысить КПД.

0

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий полумостовой

g инвертор на транзисторах, выход которого через силовой трансформатор, выходной выпрямитель и фильтр подключен к выходным выводам преобразователя и к первым входам блока управ0 ления, трансформаторы тока, .первичные обмотки которых включены в эмит- терную цепь соответствующего транзистора .инвертора, один вывод вторичной обмотки каждого из них через диод подсое5 динен к общему проводу, другой - к среднему выводу разделительного трансформатора, вторичная обмотка которого связана с базоэмиттерным переходом соответствующего транзис0 тора инвертора, а крайние выводы - с коллекторами соответствующих транзисторных ключей, эмиттеры которых подсоединены к общему проводу, а базы -.к выходам блока управления,

g причем точки соединения вторичных обмоток трансформаторов тока с диодами через резисторы подключены к выходу дополнительного выпрямителя, вход которого соединен с дополниь

тельной обмоткой силового трансформатора, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, повьппения КПД, в силовой трансформатор выведены две вспомогательные обмотки, один вывод каждой из которых через вновь введен- ньй резистор подключен к базе транзистора инвертора, а другой - к выводу первичной обмотки трансформатора тока, не соединенному с эмиттером транзистора инвертора.

2, Преобразователь по n.i, о т - личающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивого за54358

пуска, база каждого транзистора инвертора подключена к вторичной обмотке разделительного трансформатора через вновь введенный конденса- Ь

тор и к коллектору - через введенный резистор,

3. Преобразователь по п.1, о т- личающийся тем, что, с 10 целью ограничения выбросов напряжения на обмотках трансформаторов тока, в него введены два диода, включенных между средними выводами соответствующих разделительных тран- |5 сформаторов и выходом дополнительного выпрямителя.

Изобретение относится к электротехнике. Цель - уменьшение массы и габаритов, повышение КПД. Уст-во содержит инвертор на транзисторах, управляемый от широтно-импульсного модулятора. После соответствующего запирания силового транзистора инвертора по его цепи управления прекращается потребление мощности с одновременной организацией надежного запирания силовых транзисторов во всех режимах работы. В устр-ве реализовано совмещение функции вспомогательного источника питания с силовым инвертором. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 00 ел NU 00 СП 00.

К тран стора 19,20

Н транзисторам 21,22 (риг. 2

Редактор М.Бланар

Составитель В.Моин Техред И.Попович

Заказ 5710/52 Тираж 659. Подписное

ВНИШШ 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

Корректор Г.Решетник