Транзисторный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/335 

8:

w VJ го о

Изобретение относится к электротехнике, точнее к преобразовательной технике, и может найти применение в источниках вторичного электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения-улучшение массога- баритных показателей и повышение КПД и надежности путем защиты от перегрузок.

На чертеже представлена электрическая схема транзисторного преобразовате- ля постоянного напряжения в постоянное.

Устройство содержит первый и второй транзисторы 1 и 2, первый и второй конденсаторы 3 и 4, выходной трансформатор 5, вторичные обмотки 6 и 7 которого через выпрямитель 8 и фильтр 9 связаны с выходными выводами 10 и 11. Первый входной вывод 12 подключен к коллектору первого транзистора 1 и одному выводу первого конденсатора 3, второй входной вывод 13 под- ключей к эмиттеру второго транзистора 2 и одному выводу второго конденсатора 4. Средняя точка первого и второго конденсаторов 3 и 4, образованная их другими выводами, соединена с одним выводом первичной обмотки 14 трансформатора 5. В преобразователь введен также дроссель 15, включенный между эмиттером первого и коллектором второго транзисторов 1 и 2. Анод введенного первого диода 16 соеди- нен с катодом введенного второго диода 17 и с другим выводом первичной обмотки 14 трансформатора 5. Катод введенного первого диода 16 соединен с эмиттером первого транзистора 1, анод введенного второго ди- ода 17 соединен с коллектором второго транзистора 2. Параллельно первичной обмотки 14 силового трансформатора 5 подключен введенный конденсатор 18.

Преобразователь постоянного напря- жения в постоянное работает следующим образом.

Первый и второй транзисторы 1 и 2 работают поочередно и управляются им- пульсаминапряжения, сдвинутыми на поло- вину периода коммутации транзисторов 1 и 2.

Предположим, что первый транзистор 1 открыт, а второй транзистор 2 закрыт. При этом к первичной обмотке 14 трансформа- тора 5 прикладывается напряжение, равное Епит/2. где Епит - напряжение источника питания преобразователя, подключенного к входным выводам 12 и 13. Контур протекания тока первичной обмотки 14 силового трансформатора 5 замыкается по цепи 3 - 1 - 15- 17- 14-3.

В течение открытого состояния первого транзистора 1 проводящим является соответствующий диод выпрямителя 8 и энергия

с вторичной обмотки 6 трансфорг агора 5 поступает на фильтр 9 и нагрузку преобразователя, подключенную к выходным выводам 10 и 11. На этом же этапе ток в дросселе 15 и в первичной обмотке 14 трансформатора 5 нарастает, происходит накопление энергии в дросселе 15, а также намагничивание сердечника трансформатора 5 в прямом направлении. При этом диод 16 заперт. Кроме того, при включении транзистора 1 происходит заряд конденсатора 18 до напряжения, равного -;р-.

Бросок тока заряда конденсатора 18 ограничен дросселем 15.

При закрывании транзистора 1 под действием ЭДС самоиндукции, возникающей на первичной обмотке 14 трансформатора 5, начинается процесс перезаряда конденсатора 18. Ток перезаряда конденсатора 18 возврастает пропорционально уменьшению коллекторного тока транзистора 1. По мере перезаряда конденсатора 18 напряжение на нем увеличивается замедленно, поэтому динамические потери при закрывании транзистора 1 и скорость возрастания напряжения на первом транзисторе 1 уменьшаются.

Под действием ЭДС самоиндукции, возникающей на обмотке дросселя 15, открываются диоды 16 и 17 и замыкается цепь постоянного тока дросселя 15. К закрытому транзистору 1 прикладывается напряжение, равное Епит.

В момент времени, когда открывается транзистор 2, начинает протекать ток по первичной обмотке 14 трансформатора 5, который замыкается по контуру 4- 14- 16 - 15-2-4, происходит подзаряд конденсатора 18. При этом к первичной обмотке 14 трансформатора 5 прикладывается напряжение,

равное -, а соответствующий диод выпрямителя 8 находится в проводящем состоянии и энергия с вторичной обмотки 7 трансформатора 5 поступает на фильтр 9 и нагрузку преобразователя. На этом же этапе ток в дросселе 15 и в первичной обмотке 14 трансформатора 5 нарастает, происходит накопление энергии в дросселе 15, а также намагничивание сердечника трансформатора 5 в обратном направлении. При этом диод 17 заперт.

При закрывании транзистора 2 под действием ЭДС самоиндукции, возникающей на первичной обмотке 14 силового трансформатора 5, начинается процесс перезаряда конденсатора 18. Ток перезаряда конденсатора 18 возрастает пропорционально уменьшению коллекторного тока троанзистора 2. По мере перезаряда конденсатора 18 напряжение на нем увеличивается замедленно, поэтому динамические потери при закрывании транзистора 2 и скорость возрастания напряжения на нем уменьшаются.

Под действием ЭДС самоиндукции, возникающей на обмотке дросселя 15, открываются диоды 16 и 17 и замыкается цепь постоянного тока дросселя 15. К закрытому транзистору 2 прикладывается напряжение, равное Епит.

В следующий момент времени вновь открывается транзистор 1, и описанные процессы повторяются.

Таким образом, преобразователь позволяет повысить надежность за счет присутствия в его входной цепи дросселя, т. е. элемента, в котором невозможны мгновенные изменения тока обмотки, Это предотвращает выход из строя силовых транзисторов даже при насыщении сердечника силового трансформатора из-за сбоя в схеме управления или помехи в питающем напряжении, а также позволяет сократить число элементов в схеме управления за счет ее упрощения. Увеличение надежности обусловлено также сокращением числа элементов в сглаживающих фильтрах каналов напряжения при построении на основе предлагаемого решения многоканального источника питания, так как в предлагаемом техническом решении в фильтрах каналов возможно использование только емкостных фильтров.

Кроме того, повышается КПД за счет того, что уменьшены перегрузки диодов выпрямителя преобразователя на промежутке времени восстановления обратного сопротивления диодов выпрямителя. Величина

этих перегрузок ограничена дросселем в первичной цепи преобразователя. Благодаря введению дополнительного конденсатора, включенного параллельно первичной

обмотке силового трансформатора, уменьшены динамические потери при закрывании силовых транзисторов преобразователя.

Улучшаются также массогабаритные

показатели за счет того, что при наличии множества нагрузок, т. е. при выполнении транзисторного преобразователя постоянного напряжения многоканальным, в фильтрах такого преобразователя возможно

использование только емкостного фильтра.

Формула изобретения Транзисторный преобразователь постоянного напряжения, выполненный пополумостовой схеме, диагональ постоянного тока которой присоединена к входным выводам, а диагональ переменного тока - к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр происоединена к выходным выводам, при этом точка соединения силовых цепей последовательно соединенных транзисторов образует один из выводов диагонали переменного тока, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения КПД и надежности путем защиты от перегрузок, в каждую из упомянутых силовых цепей транзисторов введены соответствующие диоды, образующие последовательную цепь, которая зашунтирована введенным дросселем, при этом проводимость диодов - встречная относительно проводимости транзисторов, а первичная

обмотка выходного трансформатора зашунтирована введенным конденсатором.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может найти применение в источниках вторичного электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры. Цель - улучшение массогабаритных показателей, повышение КПД и надежности путем защиты от перегрузок. Преобразователь выполнен по полумостовой схеме на транзисторах 1, 2 и конденсаторах 3, 4. Дроссель 15 предотвращает выход из строя транзисторов 1, 2 даже при насыщении сердечника выходного трансформатора 5. Введенные диоды 16, 17 замыкают цепь постоянного тока дросселя 15. Конденсатор 18 уменьшает динамические потери при включении транзисторов 1, 2. 1 ил.