Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M3/335 

в силовые цепи силовых транзисторов Г и 2, а дополнительная управляющая обмотка транзистора 4 поочередно коммутируется дополнительными управляющими транзисторами, управляемыми от дополнительной обмотки 5.3 трансформатора 5. Это повьшает КПД преобразователя в широком диапазоне нагрузок. Показаны варианты включения однотактных ячеек по входу как па- - . раллельно, так и последовательно. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики. Цель - упрощение путем обеспечения самовозбуждения. Преобразователь содержит две однотактные ячейки на силовых транзисторах 1 и 2 и общий выходной двух- стержневой трансформатор 6 с двумя группами первичных и вторичных обмоток при размещении каждой группы на отдельном стержне. Емкостные ветви L-C-D трехполюсников 3 связаны с точками соединения силовых транзисторов 1 и 2 с первичными обмотками выходного трансформатора 6. Преобразователь содержит такж е два элемента положительной обратной связи - управляющий трансформатор 5 и трансформатор тока 4, первичные обмотки 4.1 которого включены последовательно с конденсатором 9. Насыщение сердечника управляющего транс- Форматора 5 в каждом полупериоде выключает соответствующий силовой транзистор 1 или 2, а начало его запирания, благодаря трансформатору тока, форсированно включает другой силовой транзистор 1 или обеспечивает переключение транзисторов с минимальной паузой. В варианте выполнения две другие первичные обмотки 4.3 трансформатора 4 включены с ID СО 4 сл

1

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики.

Цель изобретения - упрощение путем обеспечения самовозбуждения.

На фиг.1 и 2 показана схема предлагаемого преобразователя при параллельном и последовательном включения входов, составляющих его ячеек; на фиг.З - то же, с токовой обратной связью.

Преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) содержит две однотакт- ные ячейки на силовых транзисторах 1 и 2, узел 3 ограничения скорости нарастания напряжения на силовых транзисторах, трансформатор 4 тока, управляющий трансформатор 5, выход- ной трансформатор 6, выполненный на общем для обеих ячеек двухстержне вом магнитопроводе с соответствующим размещением на этих стержнях его обмоток двух ячеек 6.1, 6,3 и 6.2,6.4.

Цепи размагничивания образованы размагничивающими обмотками 6.5 и 6.6, расположенными на соответствующих стержнях, и диодами 7 и 8, через которые эти обмотки подсоединены к первому входному выводу, причем другие концы обмоток объединены и подключены к второму входному выводу. Однотактные ячейки входами включены параллельно, коллекторы транзисторов 1 и 2 через первичные обмотки 6.1 и 6.2 подсоединены к первому входному выводу, а эмиттеры соединены с вторым входным выводом преобразователя.

Узел 3 ограничения скорости нарастания напряжения выполнен из двух идентичных ЪСи-трехпо;тсниках, каждый из которых состоит из конденсатора 9, диодной цепочки 10 и 11 для его перезаряда и дросселя 12.

Трансформатор 4 тока имеет две первичные обмотки 4.1, выключенные последовательно в емкостные ветви 9 трехполюсников 3,

Вторичная обмотка 4.2 включена в базовые цепи силовых транзисторов 1 и 2.

Управляющий трансформатор 5 подключен через резистор 13 в выходной цепи к крайним выводам первичных обмоток 6.1 и 6.2. Вторичная обмотка 5.2 подключена к базам транзисто- ров 1 и 2 через резистор 1.4.

Пунктиром показаны цепь самозапуска в виде резистора, включенного между первым входным выводом и базой транзистора 1, и резистор, вклю- ченньш в целях симметрирования намагничивающего тока между выводом вторичной обмотки 4.2 и базой ключа 2.

На фиг.2 показана схема предлагаемого преобразователя с последова- тельным входом одинаковых ячеек - с . включением на входе емкостного делителя Напряжения.

Цепи размагничивания в этой схеме образованы рекуперационными диода- ми 7 и 8, включенными соответственно между вторым входным выводом и промежуточным отводом обмотки 6.1 и первым входным выводом и промежуточным отводом обмотки 6.2. Диодные ветви 10-11 трехполюсников, узла 3 подключены каждая через свой дроссель 12 к средней точке входного делителя напряжения. Трансформатор 4 тока имеет две вторичные обмотки 4.2, вклю- ченные между базой и эмиттером транзисторов 1 и 2.

Пусковая цепь в этой схеме представлена дополнительной обмоткой

трансформатора 4 (показана пунктиром) .

Управляющий трансформатор 5 в . этом преобразователе подключен первичной обмоткой к дополнительным омоткам 6.7 и 6.8 выходного транс- Форматора 6.

Вариант преобразователя по фиг. дополнительно содержит управляющие транзисторы 15 и 16, эмиттеры которых соединены, форсирующую цепочку 17-18 и диоды 19 и 20, включенные в непроводящем направлении между коллектором и эмиттером транзисторов 15 и 16 соответственно, а также балластный резистор 21. Трансформатор тока 4 снабжен дополнительно двумя первичными обмотками 4.3, вклченными последовательно в силовые цепи транзисторов 1 и 2, и управляющей , обмоткой 4.4, включенной между коллекторами транзисторов 15 и 16. При этом трансформатор 5 снабжен дополнительной обмоткой 5.3 подключенной через цепочку 17-18 и балластный резистор 21 к базам управляющих транзисторов 15 и 16. Устройство по фиг.1 (2, 3) работает следующим образом (дополнения к фиг.2 и 3 даны в скобках).

При включенном, например, транзисторе 1 и выключенном транзисторе 2 к первичной обмотке 5.1 трансформатора 5 через токоограничительный резистор 13 приложено выходное напряжение преобразователя, а с его вторичной обмотки 5.2 через балластный резистор 14 в базу транзистора 1 поступает управляющий ток, поддерживающий его в открытом состоянии. В схеме по фиг.З в базу этого же транзистора через обмотку 4.2 трансформатора тока 4 втекает дополнительный ток, пропорциональный току нагрузки - току первичной обмотки 4оЗ трансформатора тока. При этом управляющий транзистор 16 открыт, а транзистор 15 закрыт, цепь управляющей обмотки 4.4 разомкнута. При входе сердечника трансформатора 5 в насьщение напряжение на его вторичной обмотке (вторичных обмотках) 5.2 (5.3) падает практически до нуля В базах управляющих транзисторов в схеме по фиг.З из-за наличия форсирующей цепочки 17-18 реверсируется управляющий ток, транзистор 16 закрывается, а 15 открывается, шунтируя

4571154

управляющую обмотку 4.4 трансформа- тора 4 тока. Цепь базы транзистора 1 обесточивается - начинается этап g рассасьшания заряда базы. При выходе транзистора 1 из насыщения ток первичной обмотки 6.1 выходного трансформатора, ответвляясь в конденсатор 9 узла 3, обтекает первичную обмот- 10 ку 4.1 трансформатора 4 тока, а ток дополнительной первичной обмотки 4.3 того же трансформатора тока начи-.; - , нает уменьшаться. Ток-вторичной обмотки 4.2 трансформатора тока 4 фор- 15 сированно выключает транзистор 1 и включает транзистор 2. Выходное напряжение преобразователя меняет знак, трансформатор 5 выходит из насыщения и на его вторичной обмотке (вторич- 20 ных обмотках) 5.2 появляется напряжение, поддерживающее включенное состояние тразистора 2 и выключенное - транзистора 1. Ток вторичной обмотки 4.2 трансформатора тока в 25 схеме по фиг.З при этом также изменяет знак (транзистор 15 открыт, транзистор 16 закрыт) и втекает в базу того же транзистора 2, обеспечивая ток управления, пропорциональ- 30 .ный нагрузке преобразователя. При последующем насыщении сердечника трансформатора 5 процесс повторяется.

Таким образом, очередное включение каждого силового транзистора про- изводится по началу выключения другого, что и обеспечивает минимальные провалы при вьшрямленном напряжении и позволяет тем самым минимизировать выходные фильтры вторичньк выпрямителей.

Скорость нарастания напряжения на транзисторах 1 и 2 ограничивается конденсаторами 9, поскольку ток размыкаемого ключа, протекающий по соответствующей ему первичной обмотке выходного трансфогзматора 6,на время переходного процесса замьжается по соответствующей цепи 9-10-4.1 - источник входного напряжения.

Предлагаемый преобразователь является самовозбуждающимся, т.е. не содержит внешней схемы управления.

Формула-изобретения

0

5

0

или последовательно, при этом каждая из ячеек содержит силовой транзистор, через который первичная обмотка выходного трансформатора подключена к входным выводам ячейки, и силовой диод, через который вторичная обмотка выходного трансформа- тора подключена к выходным выводам ячейки, цепь размагничивания сердечника выходного трансформатора и узел ограничения скорости нарастания напряжения на силовом транзисторе с первым конденсатором, цепь которого подключена к точке соединения силового транзистора с первичной обмоткой выходного трансформатора, причем выходной трансформатор является общим для обеих ячеек, а его сердечник выполнен двухстержневым с расположением на каждом стержне первичной, вторичной и размагничивающей обмоток, принадлежащих соответствующей ячейке, отличающийся тем, что, с целью упрощения путем обеспечения самовозбуждения, введены трансформатор тока с двумя основными первичными обмотками, каждая из которых включена последовательно в цепь первого конденсатора соответствующей ячейки, и управляющий трансформатор, первичная обмотка которого через первый резистор подключена к выходной цепи переменного тока преобразователя, причем вторичные обмотки трансформатора тока и управляющего трансформатора соединены с цепью управляющих входов силовых транзисторов,

5

0

CPU 2.2

7 Л

20

Фиг.з