Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК H02M3/335 

Фиг.Г

ры 1,2 и выходной трансформатор 3. К вторичной обмотке 5 подсоединены выходной выпрямитель 6 и емкостной сглаживающий фильтр 7. Базовые об- мотки 8,9 выходного трансформатора 3 через третьи диоды 10,11 подключены к базоэмиттерным переходам силовых транзисторов 1 и 2. Первичная обмотка 12 трансформатора 13 тока включена последовательно с первичной обмоткой 4 выходного трансформатора 3.

0

Вторичные обмотки 14 и 15 трансформатора 13 тока через резисторы 16, 17 подключены к базоэмиттерным переходам силовых транзисторов 1 и 2. В устройстве во время запуска силовые транзисторы 1 и 2 открыаются короткими импульсами, а в установившемся режиме осуществляется пропорционально-токовое управление транзисторами 1,2 и переключение их происходит по безопасной траектории. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения плавного пуска. Преобразователь содержит силовые транзисторы 1,2 и выходной трансформатор 3. К вторичной обмотке 5 подсоединены выходной выпрямитель 6 и емкостной сглаживающий фильтр 7. Базовые обмотки 8,9 выходного трансформатора 3 через третьи диоды 10,11 подключены к база-эмиттерным переходам силовых транзисторов 1,2. Первичная обмотка 12 трансформатора тока 13 включена последовательно с первичной обмоткой 4 выходного трансформатора 3. Вторичные обмотки 14, 15 трансформатора 13 через резисторы 16, 17 подключены к база-эмиттерным переходам силовых транзисторов 1,2. В устройстве во время запуска силовые транзисторы 1,2 открываются короткими импульсами, а в установившемся режиме осуществляется пропорционально-токовое управление транзисторами 1,2, и переключение их происходит по безопасной траектории. 4 ил.

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

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения главного пуска.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы силовой части предлагаемого преобразователя, примеры исполнения; на фиг. 3 - схема узла управления; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работ}7 преобразователя (индексы при переменных соответствз ют элементам схемы по фиг. 1-3)

Преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1 и 2) содержит силовые транзисторы 1 и 2 и выходной трансформатор 3, первичная обмотка 4 которого включена в силовую цепь транзисторов 1 и 2. К вторичной обмотке 5 выходного трансформатора подключены выходной выпрямитель 6 и емкостный сглаживающий фильтр 7.

Базовые обмотки 8 и 9 выходного трансформатора через диоды 10 и 11 подключены к управляющим входам силовых транзисторов 1 и 2. Первичная обмотка 12 трансформатора 13 тока включена последовательно с первичной обмоткой 4 выходного трансформатора 3 вторичные обмотки 14 и 15 через выравнивающие резисторы 16 и 17 подключены к базоэмиттерным переходам сило вых транзисторов 2 и 1, а крайние выводы обмотки управления, состоящей из полуобмоток 18.1 и 18.2, - к коллекторам управляющих транзисторов 19 и 20 (фиг. 3). Базы транзисторов 19 и 20 через резисторы 21 и 22 подклю1 чены к выходам 23 и 24 формирователя 25 управляющих импульсов. Дополнительная обмотка 26 выходного транс

0

5

0

5

,Q

0

45

5

форматора 3 через дополнительный выпрямитель 27 подсоединена к последовательной цепи, состоящей из резистора 28 и конденсатора 29, к общей точке которых через резистор 30 подключена база транзистора 31, которая через резистор 32 соединена с выходом 33 формирователя 25 управляющих импульсов. Эмиттеры транзисторов 19,20 и 31 п - р - n-типа подсоединены к выводу 34 источника питания, к второму выводу 35 которого подсоединены эмиттеры транзисторов 36 - 38 р - п - р-типа. При этом транзистор 36 шунтирует базоэмиттерный переход транзистора 38, между коллектором которого и общей точкой полуобмоток 18.1 и 18.2 трансформатора 13 тока включены последовательно соединенные резистор 39 и диод 40. Коллектор транзистора 37 через резисторы 41 и 42 соединен с базовыми выводами транзисторов 19 и 20. Вазы транзисторов 36 и 37 через резисторы 43 и 44 соединены с коллектором транзистора 31, а база транзистора 38 через резистор 45 - с выводом 34. Диод 46 включен между общей точкой полуобмоток 18.1 и 18.2 трансформатора 13 тока и клеммой 34.

Преобразователь работает следующим образом. I

Формирователь 25 управляющих импульсов вырабатывает последовательность однополярных импульсов, причем импульсы на выходах 23 и 24 сдвинуты между собой на 180 эл.град., а частота импульсов на выходе 33 в два раза выше частоты импульсов на выходах 23 и 24. В исходном состоянии до момента времени t0 (фиг. 4) силовые транзисторы 1 и 2 закрыты, конденсаторы 7 и 29 разряжены.

В момент времени t0 импульсом с выхода 23 формирователя 25 управляющих импульсов открывается транзистор 19. Сигнал с выхода 33 удерживает транзистор 31 в закрытом состоянии. Закрытому состоянию транзистора 31 соответствует открытое состояние транзистора 38, и ток от источника питания замыкается по цепи: вывод 35 - переход коллектор - эмиттер транзистора 38 - резистор 39 - полуобмотка 18.1 трансформатора 13 тока переход коллектор - эмиттер транзистора 19 - вывод 34. Ток, протекающий через полуобмотку 18.1, трансформируется во вторичную обмотку 14 трансформатора 13 тока. Силовой транзистор 1 открывается и за счет положительной обратной связи между обмотками 14 и 12 поддерживается в открытом состоянии. Падение напряжения на базоэмиттерном переходе транзистора 1 и резисторе 16 прикладывается к обмотке 14 трансформатора 13 тока и трансформируется в обмотку 18, в результате чего ток через транзистор 1 уменьшается или прекрап ется (если напряжение на полуобмотке 18.1 больше или равно напряжению между выводами 35 и 34) .

В интервале времени t., входное напряжение через открытый транзистор 1 прикладывается к первичной обмотке выходного трансформатора 3 (полярность без скобок) и конденсатор 7 выходного фильтра заряжается. Одновременно напряжением обмотки 26 через выпрямитель 27 и резистор 28 происходит заряд конденсатора 29. I

В момент времени t открывается транзистор 31. Открытому состоянию транзистора 31 соответствует открытое состояние транзистора 37 и закрытое состояние транзистора 38. В результате открытия транзистора 37 протекает ток через резисторы 41 и 42 и базоэмиттерные переходы транзисторов 19 и 20, вызывая открытие последних. Так как открываются оба транзистора 19 и 20, обмотка 18 трансформатора 13 тока оказывается закороченной и в интервале времени Ц -ta силовой транзистор 1 закрывается. Ток рассасывания неосновных носителей из базы силового транзистора 1

1539925

трансформируется в полуобмотку 18.2 и замыкается через диод 46 и транзистор 20. Ток через резистор 39 и диод 40 отсутствует, так как закрыт транзистор 38.

В момент времени tj закрывается транзистор 31, транзистор 20 остается в насыщенном состоянии, а транзистор 19 закрывается. В результате открывается силовой транзистор 2, и в интервале времени продолжается заряд конденсаторов 7 и 29. В момент времени t«. открывается

5 транзистор 31, и в интервале времени силовой транзистор 2 закрывается.

В результате последовательно-попеременной подачи отпирающих импульсов на базы силовых транзисторов 1 и 2 происходит заряд конденсатора выходного сглаживающего фильтра 7 и конденсатора 29. После очередного открытия силового транзистора 2 напряже5 ние на конденсаторе 29 в момент времени t6 превышает пороговое значение (показано на фиг. 4 пунктиром), которое характеризуется тем, что в дальнейшей работе транзистор 31 не откры0 вается импульсами формирователя 25 управляющих импульсов, а остается закрытым напряжением конденсатора 29. Поэтому силовой транзистор 2 остается открытым до конца полупериода.

Переключение силовых транзисторов в установившемся режиме происходит следующим образом. В момент времени tj открывается транзистор 20. Силовой транзистор 2 начинает закрываться, и в интервале времени tT-tg ток рассасывания из обмотки 1Ь трансформируется в полуобмотку 18.1 и замыкается через транзистор 19 и диод 46. Ток последовательной цепи, образованной открытым транзистором 38, резистором 39 и диодом 40, в интервале времени также протекает через диод 46 и транзистор 19, уменьшая ток в диоде и увеличивая в транзисторе.

5

0

5

0

5

В момент времени te заканчивается процесс рассасывания и транзистор 2 закрывается (конечной длительностью фронта спада тока можно пренебречь). После закрытия транзистора 2, в интервале времени tg-t.j напряжение на обмотках выходного трансформатора сохраняет свой знак (полярность в скобках) до тех пор, пока не закроются

20

25

диоды выпрямителя 6. В этом интервале времени (t8-t) силовой транзистор 1 удерживается в закрытом состоянии напряжением обмотки 8 выходного трансформатора 3, а ток обмотки 14 трансформатора 13 тока замыкается чеез резистор 16, диод 10 и обмотку 8 ыходного трансформатора 3.

тг10

После закрытия диодов выпрямителя 6 в момент времени tg ток намагничивания выходного трансформатора 6 замыкается через первичную обмотку и иод, шунтирующий силовой транзис- |5 тор 1, напряжение на обмотках выходого трансформатора 3 меняет свой знак (полярность без скобок), диод 10 закрывается и ток обмотки 14 трансорматора 13 тока замыкается через базоэмиттерный переход силового транзистора 1. Транзистор 1 открывается и за счет положительной обратной связи между обмотками 12 и 14 трансформатора 13 тока удерживается ъ насыенном состоянии.

Таким образом, в установившемся режиме коммутация силовых транзисторов осуществляется по безопасной траектории.JQ

В момент времени t(0 происходит переключение транзисторов 19 и 20, при этом процессы в устройстве протекают аналогично описанным.

В случае короткого замыкания на выходе преобразователя или подключе- ния емкостной нагрузки напряжение на конденсаторе 7 уменьшается, разряжается конденсатор 29 В результате открывается транзистор 31 и время открытого состояния силовых транзисторов 1 и 2 сокращается.

Вследствие малой длительности открывающих импульсов (до 1-2 икс) ток через силовые транзисторы 1 и 2 не превышает предельно допустимого значения даже при коротком замыкании на выходе преобразователя. При снятии короткого замыкания (или окончании процесса заряда подключенного конденсатора) преобразователь входит в ус- тановившийся режим и транзистор 31 закрывается.

40

45

50

В предлагаемом преобразователе постоянного напряжения отсутствуют перегрузки силовых транзисторов во время запуска при подключении к вторичной обмотке выходного трансформа0

5

Q

0

5

0

5

тора выпрямителя с емкостным сглаживающим фильтром. Переключение силовых транзисторов в установившемся режиме осуществляется по безопасной траектории. Это позволяет повысить надежность устройства.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий двухтактный инвертор с выходным трансформатором, к вторичной обмотке которого подсоединен выходной выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичные обмотки подсоединены к управляющим входам силовых транзисторов, а крайние выводы управляющей обмотки - к коллекторам первого и второго управляющих транзисторов одного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с первым входным выводом преобразователя, а бачы - с выходами формирователя управляющих импульсов, третий управляющий транзистор противоположного типа проводимости, эмиттером соединенный с вторым входным выводом преобразователя, а коллектором через последовательно соединенные первые резистор и диод - со средней точкой управляющей-обмотки трансформатора тока, четвертый управляющий транзистор, эмиттер которого подсоединен к первому входному выводу преобразователя, а база через второй резистор подключена к выход} формирователя управляющих импульсов, второй диод, один вывод которого соединен со средней точкой управляющей обмотки трансформатора тока, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения плавного пуска, введены пятый и шестой управляющие транзисторы, дополнительный выпрямитель, конденсатор, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы, а выходной трансформатор снабжен базовыми и дополнительной обмотками, при этом базовые обмотки через третьи диоды подключены параллельно базоэмиттерным переходам силовых транзисторов, дополнительная обмотка через дополнительный выпрямитель подключена к последовательной цепи, состоящей из третьего резистоpa и конденсатора, параллельно которому через четвертый резистор подключен базоэмиттерный переход четвертого управляющего транзистора, коллектор которого подключен к базе пятого управляйте го транзистора, силовые выводы которого шунтируют базоэмиттерный переход третьего управляющего транзистора, и к базе шестого.

тТгЛГ тг

фи«.3

управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с вторым входным выводом преобразователя, а коллектор через пятый и шестой резисторы соединен с базами соответственно первого и второго управляющих транзисторов, а второй вывод второго диода соединен с первым входным выводом преобразователя.

фиг.г

Щи г Л