Преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом значении тока Советский патент 1992 года по МПК H02M3/338 

l/l3uCJpcieH .j с моситсн .чяектротехнп- кс и молсет б;..: г;- испэльооа;;; О для иоточни- коо вторичного электрог: ;т-г.ний различной

раДИОЭЛекТПОЖ .ОЙ ПГК|Г- ГУРЫ1/I3UI.:C1 ПН ОД Ч О Такт ril/f: j /00rjp3303a Гв/lb

постоянно о нг:Пр«;.-.-|; .-;я ; переключением при нулевом онлчении то:. и. содержащий подключенные к сходна: L-ыцодгм последовательно соедпкенние огивой транзистор и первичную обмотку г.глооос п трансформатора, вторична;-. оСмсткэ которого через узел форм.и..-г-гмл ыходиого напряжения, обсспечшзслощиЛ-также ,:.у-;тульсы тока в первично;-. сЬхочке в гп-:, пол/синусоид, подключен.:) к выходным L-MUO M, и узел управления, соединенный ЗУХОДОМ с базой

СИЛОиО О Г,ОНЗИ-TOpii.

В данном п; есора огателв с переключением при нулеооя значении тока отсутствуют цепи, обеспечивающие форсированное запирание силового транзистора после, скончания импульс тока. Это может привести к. повторному развитию тока через спповой транзистор, насыщению силового трансформатора и выходу из строи, что значительно снижает надежность устройства.

Известен ключевой преобразователь напряжения, содержащий силовой транзистор, узел управления и цепь форсированного запгрзнпж силового транзистора, содерж 1. ;ую дополнительную обмотку трансформатора узла управления, конденсатор и диод, катодом соединенный с коллектором СМЛОРОГО транзистора, а анодом - через последовательно соединенные дополнительную обмотку трансформатора узла управления и конденсатор с базой силового транзистора и первым выводом резистора, аторой вьи.-од KOIорогосоединен с анодом диода.

В этом преобразователе форсированное зппирзние силового транзистора осу- щестопяется за счет энергии, потребляемой от уз/ia упрощения и накзп.аинземой конденсатором. При этом здряд конденсатора происходит чер.з резистор. Данное обстоятельство приводил к потерям на резисторе и повышению необходимой мощности источника питания узла упраьленич. что приводит к снижению нлде ностн ир -оЬразоиателя в целом.

Наиболее 5 1зким к гг.-адлагаемому техническому решению является однотакт- ныи п|)еоГ р:- Зон;:тепь госто-нного нэпрч- женпя, со,-,. ;ий СЧПОРП-Л транзистор, вклм1ченни й ппс 1 лпр. с перпичнлй

(;{ МО1 КОЙ СИЛОВОГО Т рДНСб Р.пм.ТГ ОПЗ. ПТОричнл оГ);.-откг: которого чегсз узел формиpOB, Г-- :ОД:;Г О НЯМРЯЖС:-: Г Се°ДИНСНй

с выходными выводами, узел унраплсии;), соединенный пы/одом с базой силслюготрап- йиг.торз, вкл;оченнул сстрцчно параллельно колл(:;:торнп.му переходу си/юного

транзистора г:ос/ едс Г„1телыгую цепсш.у из пг-руою и второго диодоп. прицеп узел фор- мироь онил сыходнсио напррх .епич содержит соединенные последовательно с игоричной обмоткой силового трансформатора дог/ссель, ршпрлмитсльныйдиод. токовуюобмотку трансформатора тока и конденсатор, а также DLC-фильтр, входом подключенный параллельно последовательно соединенным конденсатору и токопой обмотке трансформатора тока, з выходом соединенного с выходным1/, выводами, при этом выходная обмотка трансформатора тока, параллельно которой подключен резистор, соединена параллельно с первым диодом, соединенным

с базой силового транзистора,

В известном устройстве принципиально необходим трансформатор тока, через токосую обмотку которого протекают значительные токи, а также существуют потери

мощности на резисторе, что снижает его надежность. Кроме того, в известном решение надежное закрытие силового транзистора обеспечивается не во всех режимах работы. Так, при незначительной нагрузке и

низкой частоте повторения управляющих импульсов возможен режим, при котором в момент, когда силовой транзистор должен начать выключаться (после окончания заряда конденсатора за счет энергии, перед.шаемой силовым трансформатором), продолжает протекать ток на заряд конден- сатора-чарез дроссель выходного С-фильтрл (в обратном направлении). Этот обратный ток возникает, когда пауза между поспедокотельными управляющими импульсами препышэет длительность полупериода собственных колебаний контура, образованного последовательным соединением конденсатора с дросселем С-фипыра. Из-за

этого запирающее напряжение, прикладываемое к коллекторному переходу силового транзистора, формируется с задержкой относительно окончания импульса тока через персичную обмотку силового трзнсформа-тора и имеет меньшую амплитуду (так как ток через дроссель С-фильтрЬ по направлению к нагрузке начинает ппаоно нарастать с отрицательного значения -- в отлично от режима максимальной нагрузки, когда ток

черед дроссель С-фильтра можно аппроксимировать постоянным током, не меняющим споен оспнчины и напраалонпч з.т ; нем--мз

УЗЫ). ЭТО ОбСТОЛТеЛЬСТ 0 приводи i « уВ(ЛИчению времени з,зкры:и« сплппого

транзистора и, следовательно, к снижению надежности инкпстнсго ирг-онразователя.

Цель и;.оГ)1.т:тон-лх - попышеиие надежности преоГзр -очателч постоянного напряжения с переключением при нулевом значении tox i оптимизации ц ни и форсированного зописания силового трлн- зисгора.

П т/ з л ню цель достигается тем, что в прлобрэ ог 3 е-ль постоянного напрнх .е- ния с переключен лгмпру нулевом значении тока, содержащей силоэой транзистор, включенный посяедоъ-чтелпно с первичной сбмоткой СИЛОЕОГО трансформатора, вто- ричиая обмоткл Kovopcro чс-:рез узел формм- ропэния выходного напряжения соединена с выходными я1. водзми, узел управления, соединенный ьыходом с базой силового транзистора и е-. пючечнук встречно-пзрал- лельно база - коллекторному переходу си- левого транзистора последовательную цепочку из первого и второго диодов, впеде- ны конденсатор и дополнительная обмотка силозого трансформатора, первый вывод которой подключен ; аноду последователь- ной Цепочкой из первого и втс/рого диодов, точка соединения которых через конденсатор соединена с вторым выводом дополнительной обмотки сплосог о трансформатора.

При этом последовательно с дополни- тельной обмстт.й силового трансформатора может быть включен дроссел/ть и (или) встречно-параллельно база - змитгерному переходу силового транзистора может быть включен третий диод.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя постоянного напряжения с переключением при нулевом значении тока; на фи;. 2 - то же, с дополнительным дросселем; на фиг. 3 - то же. с дополнительным трэтьмм диодом; на фиг. 4 - временное диаграмма, поясняющие р я боту иреобрэзсзателя.

Преобразователь (фиг. 1) содержит силовой транзистор 1, включенный последо- вательно с первичной обмоткой 2 силосого трансформатора 3, атсричнзя обмотка 4 которого через узел 5 формирования выходно- го напряжения соединена с выходными вы пода ми. узел О управления, соединенный выходом с базой силового транзистора 1, включенную встрсчно-пардллельно база - коллекторному переходу сипооого транзистора 1 последсвз гольную цепочку 7 из первого 8 v, второго У лиодов. конденсатор 10 и дополните т обмотку 11 силового трангформзтор 3, первый ЕЫПОД которой подключен ано.чу последовательной цепочки- 7 из первого 8 и второго 9 диодоз, точкг; соединения которых через конденгатор 10 соединена с сторым пьнюдом дополнительной обмотки 11 трансформатора 3, кроме того. (фиг. 2) последовательно с дополнительной обмоткой 11 си/Ю .шго трансформатора 3 может быть включен дроссель 12 и (или) встречно-параллельно (фиг, 3) бяза - амитгерному переходу силового транзистора 1 может быть включен третий диод 13.

Узел 5 формирования выходного напряжения может быть выполнен по одной из известных схем, обеспечивающих импульсы тока в первичной обмотке в виде полусинусоид. Узел G управления может быть выполнен по одной из известных схем и обеспечивает на выходе, например, управляющие импульсы постоянной длительности со скважностью не менее 2 или импульсы длительностью, определяемой длительностью полуволны тока, проходящей через первичную обмотку силового трансформатора.

Преобразователь работает следующим образом.

При приходе импульса управления с узла 6 управления (фиг. 4, диаграмма 14) открывается силовой транзистор 1 и через первичную обмотку 2 силового трансформатора 3 протекает полуволна синусоидального тока (фиг. 4, диа раммэ 15). одновременно током в дополнительной обмотке 11 силового трансформатора 3 (фиг. 4. диаграмма 16) производится заряд конденсатора 10 (фиг. 4, диаграмма 17). При этом параметры контура: дополнительная обмотка 11 силового трансформатора 3, диод 8. конденсатор 10 выбираются таким образом. чтобы длительность полуволны тока (фиг. 4. диаграмма 1C) совпадала или была немного меньше длительности юлуволны тока, формируемой за счет силового контура. входящего в состав, например, узла 5 формирования выходного напряжения.

В случае необходимости пр1/ малой индуктивности рассеяния дополнительной обмотки 11 силового трансформатора 3 для обеспечения требуемых параметров контура последовательно с дополнительной обмоткой 11 силового трансформа гора 3 может быть включен дроссель 12.

После окончания полуволны тока конденсате;) 10 разряжается по цепи: диод 9. переход коллектор - силового транзистора 1. дополнитед:.нля обмотка 11 силового трансформатора 3, конденсатор 10. обеспечивая тем самым отрицательное смещение перехода коллектор - блз; силспого транзистора 1 и его форсированное тие. При этом при большой емкости коллекторного перехода сило-ого транзистора 1

су1:;-Стас;о зк часть энергии. .г:сннсй конине;-. tOpOM 10. рехупеоируотсй во пхгд- ну:j . Чтс-йи исключить в этим режиме обг. -г-тясз на силооом транзистора 1, ветре ь О-п рзллел о его Оазз - эмиттер; :ому переходу МУУ от бь ть включен третий Д .юд f J, огда- обро: оСй полу;:,)ли,ч то(я(. 4, M rpavMS 15; О /лот замыкаться .риз п ос л ад о а о гч;л менние диоды 13. 8 к 9.

Таким о Зрэзом. олзгодарь1 ьпедемным кондЈг сагору 50 и до.-ойнигелы ой 11 силооаго трзнсфОнмотсрз 3 оЗеспечива- ется фсрс; рс:;:.нье запир-чки;; силового TpЈii3; .cicpa 1 по окончании КЗАДОЙ пол- УРОЛНЫ тскз. При этом чо чючзюгся потери мо1.;;носг - на рсз сторзх, иг.ключ:мотся элементы, по которг м протехахзт большие токи, и обеспечивается оптимальный рехим запирая .-;; си/.osoro транзистор. 1 независимо от режима ь-згрузки преобразователя. Все это поз&очх.-т существенна повысить надежность преобразователя.

Ф о р f.«. у л г изобретения 1. Пр1го5рэзсватель постоянного напряжения с переключением при нулевом значении тока, содержащий силовой транзистор,

кключе1, послодопатйлы(о с пероччной обметкой сияоьою трзмсформаюрГ), вто ричнап о могка которою через узел форми- роаяни;: пыходного напрлж ния соединена

с выходными вмпод ми, узел ynjiae- iciui.M, соединенней еиходом с блза-змитторным переходам силового транзистору, v, аклю чсниую и ;тречно-плрЯ) 1епьно баз -коллекторному переходу сип- - о транзмс;ира

последор-зтельную цепочку из первого и второго диодов, отличающи и с я тем, что, с цепью повышения надежности путем оптимиззции цепи форсированного запирания сило-юго транзистора, о него впедены

конденсатор и дополнительная обмотка силового трансформатора, первый вывод цепи которой подключен к базе силового транзистора непосредственно, а второй вывод - к точке соединения первого и второго дио до

последооате.оьной цепочки.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч я ю- щ и и с я тем, что последовательно в цепь дополнительной обмотки силового трансформатора включен дроссель.

3. Преобрлзоизтсль по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что встречно-параллельно база-эмиттерному переходу силового транзистора включен третий диод.

Изобретение относится к электротехнике иможетбыгьиспользог л 0 при проектировании источников сторичниго злектропитг.ния рядиоэлектрон-ной аппаратуры. Цель изобретения - повышение н-де пости путем оптимизации цеги форсиропанного запирания, силового транзистора. В преобразователь зведены конденсатор 10 и дополнительная обмотка 11 силосого трансформатора 3. благодаря которым обеспечивается форсированное запирание силового транзистора 1 по окончании каждой пол/солны тока. При этом последовательно с дополнительной обмо-кой 11 силового трансформатора 3 может быть включен дроссель 12, и/или встречно-параллельно база-змитгерному переходу силоного транзистора 1 может бить включен третий диод 13. 2 з.п. ф-лы. 4 ил. ел с -i J О hO 4 оэ

I

$

Ufry

J

Г«г.

с