Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1990 года по МПК H02M5/257 

1585885

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания цепей накала мощных генег раторных ламп.

Целью изобретения является повыше- 5 ние надежности.

На фиг. 1 представлена принципи- йльная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы Напряжений.10

; Устройство содержит первый тран- истор 1, коллектор которого соеди- Йен с первым выводом для подключения сети 2. Эмиттер первого транзистора 1 подключен к катоду первого 5 иода 3 и к коллектору третьего транзистора 4, эмиттер которого соединен С вторым вьшодом первой катушки инуктивности 5, первый вывод которой соединен с анодом третьего диода 6, 20 ервым выводом для подключения на- йрузки 7 и первым выводом конденсато- ia 8. Второй вывод конденсатора 8 соединен с вторым выводом для подклю- ;ения нагрузки 9, анодом первого Диода 4 и первым выводом второй катушки индуктивности 10, второй Эывод которой подключен к эмиттеру четвертого транзистора. 11 коллектор teTBepToro транзистора 1 1 соединен 30 d катодом третьего диода 6, эмиттером второго транзистора 12 и анодом второго диода 13, катод которого соединен с коллектором второго транзис- 12 и вторым выводом 2 для подключения сети. Анод четвертого диода 1:4 соединен с эмиттером первого транзистора 1, а катод четвертого иода 14 соединен с первым выводом ля подключения сети 2..„

Узел управления 15 содержит пер- ВЫЙ5 второй, третий и четвертый выоды, причем выводы 16 и 17 первого ькода узла управления 15 соединены переходом база-эмиттер первого 45 транзистора 1. Выводы 18 и 19 второго выхода узла управления 15 соединеы с переходом база-эмиттер второго транзистора 12. Выводы 20 и 21 третьего выхода узла управления зашунтиро- аны резистором 22 и соединены с ереходом база-эмиттер третьего транистора. Выводы 23 и 24 четвертого ыхода узла управления 15 зашунтиро- аны резистором 25 и соединены с ереходом база-эмиттер четвертого ранзистора 11. Узел управления 15 одержит генератор импульсов с регуируемой частотой повторения 26, перип т н ч т н т о р у т т ли ся

си вт че со ща об об то че и вк к уп

фо и ти

ни ни на то Ди пр ли ди ни зи ра вы 7

ра

вый вывод которого соединен с общим выводом, а второй вывод соединен с базами усилительных транзисторов 27 и 28, эмиттеры которых объединены и соединены с общим выводом, причем переходы база-эмиттер усилительных транзисторов 27 и 28 зашунтированы резистором 29. Коллекторы усилительных транзисторов 27 и 28 соединены через первичные обмотки соответствую разделительных трансформаторов 30 и 31 с катодами первого и второго разделительных диодов 32 и 33. Усили тельньй транзистор 27 и разделительный трансформатор 30 образуют усилительный каскад 34, причем вторичная обмотка разделительного трансформатора 30 является вторым выходом узла управления 15, Усилительный транзистор 28 и разделительный трансформатор 31 образуют усилительный каскад 35, причем вторичная обмотка разделительного трансформатора 31 является первым выходом узла управления 15

Узел управления 15 содержит также силовой трансформатор 36, первая и вторая обмотки которого 37 и 38 включены согласно и соединены с анодами соответствующих первого 32 и второго 33 разделительных диодов, причем общая точка соединения соединена с общим выводбм. Третья и четвертая обмотки 39 и 40 силового трансформатора 36 включены встречно и подключены соответственно через третий 41 и четвертый 42 разделительные диоды, включенные в проводящем направлении, к третьему и четвертому выходам узла управления 15.

Пятая обмотка 43 силового трансформатора 36 включена между первым и вторым выводами для подключения сети 2 и 2 .

Диаграмма 44 предс.тавляет напряжение на входных выводах для подключения сети 2, 2 , диаграммы 45, 46 - напряжения на усилительных, транзисторах 27, 28 и резисторах 22, 25. Диаграмма 47 показывает выходное напряжение генератора импульсов с регулируемой частотой повторения 26, диаграммы 48-49 представляют напряжение на входе первого и второго транзисторов 1 и 12 соответственно. Диаграмма 50 представляет напряжение на выводах для подключения нагрузки 7 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Во время положительного полупериода синусоидального напряжения (Ш ) на первом и втором выводах для подклю- сети 2 и 2 в узле управления 15 отпираются первый и третий разделительные диоды 32 и 41, а второй и четвертый разделительные диоды 33 и 42 запираются. В результате к коллектору усилительного транзистора 28 прикладывается через первый раздели- тельньш диод 32 положительный полупериод напряжения ( Форма которого подобна форме положительного полупериода напряжений сети-(и ).

На коллекторе усилительного транзистора 27 напряжение в это время равно нулю, так как второй разделительный диод 33 заперт.

На базу третьего транзистора 4 поступает в это время положительное напряжение (Ц через открытый тре- тий разделительный диод 41, благодаря чему этот транзистор открывается. Четвертьш транзистор 11 остается запертым, поскольку напряжение на его базе в это время равно нулю, так как четвертый разделительный диод 42 заперт.

На базе усилительных транзисторов 27 и 28 с второго вьшода генератора .импульсов с регулируемой частотой повторения 26 поступает последовательность кратковр еменных положительных импульсов () с постоянной длительностью и регулируемой частотой повторения, которая существенно (в 10 и более раз) превышает частоту питающего напряжения (U, первом выходе 16 и 17 узла управления 15, т.е. на вторичной обмотке разделительного трансформатора 30 и. на базе первого транзистора 1, при этом появляется последовательность поло- жительных импульсов (Uj ), промоду- лированных по амплитуде напряжением Ujj . Напряжение (U-jj ,g) на втором выходе узла управления 15 в это время равно нулю, и второй транзистор 12 остается запертым. Таким образом во время положительного полупериода напряжения сети Uj.jj первый и третий транзисторы 1 и 4 оказываются одновременно открытыми и насыщенными. Ток в это время протекает по цепи: первый вывод для подключения сети 2 - первый транзистор 1. - третий транзистор 4 - первая катушка индуктивности 5 - третий диод 6 - второй диод 13 - второй вывод 2 для подклю45

50

55

40

10

5

0

5

чения сети. Первый и четвертый диоды 3 и 14 и второй и четвертый транзис- тооь 12 и 11 в это время заперты. Поэтому заря :енньй конденсатор 8 может разряжаться только через ку. В индуктивности L первой катушки индуктивности 5 за время очередного импульса накапливается энергия W, После окончания очередного импульса и первый транзистор 1 закрывается, а третий транзистор 4 остается откры- Tbw, поскольку на его базе продолжает существовать положите льное напряжение В индуктивности первой катушки индуктивности 5 после запирания первого транзистора 1 возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой отпирается первый, диод 3, и накопленная энергия W передается через первый диод 3 и третий транзистор 4 в конденсатор 8 и из него - в нагрузку.

С поступлением каждого очередного импульса (и fj ) процессы повтор яют- ся: на нагрузке формируется выходное напряжение (U,.д), имеющее ступенчато-синусоидальную форму, причем число стз пенек численно равно количеству импульсов, поступающих за полупериод от узла управления 15. Высота ступенек тем меньше, чем большее число этих импульсов, соответственно тем меньшие искажения формы выходного напряжения (U-. ) . Амплитуда выходного напряжения зависит от скважности импульсов управления (U j, ), если их длительность постоянна, то амплитуда выходного напряжения тем меньше , чем меньше частота повторения .этих импульсов.

Во время отрицательного полупериода синусоидального напряжения сети (Uj,) процессы повторяются.

0

5

0

Фор;- у ла изобретения

1. Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий первый и второй выводы

для подключения сети и первый и второй выводы для подключения нагрузки, первый, второй, третий и четвертый транзисторы, первый, второй, третий и четвертый диоды и узел управления,

иг.1еющий первый, второй, третий и четвертый выходы, соединенные с входами соответствующих транзисторов, отличающийся тем, что, с цеью повышения надежности, введены

первая и вторая катушки индуктивности и конденсатор, при этом коллектор первого транзистора присоединен к первому выводу для подключения сети и катоду четвертого диода, а эмиттер подключен к катоду пе{)вого диода, коллектору третьего транзистора и аноду четвертого диода, первый вывод fпервой катушки индуктивности соеди- нен с первым выводом конденсатора, 1-первым выводом для подключения нагрузки и анодом третьего диода, второй вывод первой катушки индуктивг ; ности соединен с эмиттером третьего -транзистора, второй вывод конденсато ,ра соединен с анодом первого диода, вторым выводом для подключения нагрузки и первым выводом второй катушки индуктивности, второй вывод Jкоторой подключен к эмиттеру четвертого транзистора, коллектор второго транзистора присоединен к второму выводу для подключения сети и к като ,ду второго диода, анод которого соединен с эмиттером второго транзистора, катодом третьего диода и коллектором четвертого транзистора, причем частота сигналов управления третьим и четвертым транзисторами на третьем и четвертом выходах узла управления Совпадает с частотой сети, а частота сигналов управления первым и вторым транзистором на первом и втором выходах узла управления выбрана переменной и превьш1ает частоту сети.

2. Преобразователь по п.1, о

тл.и чающий -с я тем, что узел управления содержит силовой транс0

5

0

5

0

5

0

форматор с пятью обмотками, генератор импульсов с регулируемой частотой повторения, первый, второй, третий и четвертьй разделительные диоды и два идентичных усилительных каскада, каждый из которых содержит усилительный транзистор и р азделитель- ньй трансформатор, при этом к коллектору соответствующего транзистора через первичную обмотку соответствующего разделительного трансформатора присоединены катоды соответственно первого и второго разделительных диодов, вторичные обмотки разделительных трансформаторов присоединены соответственно к первому и второму выходам узла управления, причем аноды первого и второго разделительных диодов соответственно через первую и вторую обмотки силового трансформатора соединены с общим выводом и с эмиттерами каждого из усилительных транзисторов, базы которых соединены между собой и подключены к выходу генератора импульсов с регулируемой частотой повторения, а первая и вторая обмотки силового трансформатора включены согласно, третья и четвертая обмотки силового транс- Форматора, включенные встречно, подключены соответственно через третий и четвертый разделительные диоды, включенные в проводящем направлении, к третьему и четвертому выходам узла управления, причем пятая обмотка силового трансформатора включена между первым и вторым выводами для подключения сети, а третий и четвертый выходы узла управления зашунти- рованы резисторами.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности. Изобретение представляет собой преобразователь ключевого типа на транзисторах 1, 4 /11, 12/ с накоплением энергии в катушках индуктивности 5, 10 с последующей передачей ее в конденсатор 8, включенный параллельно нагрузке. Транзисторы 1, 4, 11, 12 в устройстве включены последовательно с катушками индуктивности 5, 10 и диодами 6, 13, 3, 14. Один транзистор 4 или 11 постоянно открыт в течение полупериода питающего напряжения, другой транзистор 1 или 12 периодически включается импульсами, поступающими от узла управления 15, частота которых значительно превышает частоту питающего напряжения. В результате выходное напряжение имеет ступенчато-синусоидальную форму. Амплитуда выходного напряжения зависит от скважности и частоты импульсов управления. Поставленная цель достигается за счет исключения режима сквозных токов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг.1