Преобразователь Советский патент 1992 года по МПК H02M7/538 

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

Известен преобразователь-стабилизатор, содержащий задающий генератор с управляющей и запираемыми обмотками, двухтактный усилитель мощности, транзисторный ключ, широтно-импульсный модулятор, силовые и вспомогательные транзисторы.

Однако известный преобразователь обладает пониженным КПД за счет динамических потерь от сквозных токов из-за затягивания времени запирания силовых транзисторов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является двухтактный преобразователь, принятый за прототип и содержащий в каждом плече инвертора с выходным трансформатором силовой транзистор, базо-эмиттерный переход которого через базовый резистор, зашунтированный вспомогательной обмоткой выходного трансформатора с диодом, подсоединен к управляющей обмотке, в котором устранение сквозных токов достигается задержкой отпирания одного силового транзистора на время, необходимое для запирания другого, путем компенсации напряжения возбуждения напряжением вспомогательной обмотки выходного трансформатора, включенной последовательно с диодом параллельно базовому резистору. В предыдущий отпиранию полупериод к базе запертого транзистора прикладывается суммарное напряжение обмотки возбуждения и вспомогательной обмотки выходного трансформатора, которые оказываются включенными согласно. Причем указанный диод находится в проводящем состоянии в предыдущий отпиранию полупериод и на время, необходимое для запирания другого силового транзистора.

Однако в известном техническом решении компенсация отпирающего напряжения одного транзистора встречно приложенным напряжением вспомогательной обмотки на время, необходимое для запирания другого транзистора, возможна только при равенстве напряжений на полуобмотке трансформатора возбуждения и на дополнительной обмотке выходного трансформатора. При изменении напряжения на дополнительных обмотках выходного трансформатора, например, при снижении входного напряжения первичного источника, нарушается компенсация отпирающего напряжения, что приводит к возникновению сквозного тока через не успевший запереться открытый ранее транзистор и

отг ираемый транзистор. В .результате возрастают динамические потери и снижается КПД.

Цель изобретения - повышение КПД путем уменьшения динамических потерь при устранении сквозных токов.

Указанная цель достигается тем, что в ст |билизированный преобразователь, соде )жащий силовые транзисторы, эмиттеры

0 КО орых объединены и подключены к первому входному выводу, цепь спомогательной обь/ютки каждого плеча через отсекающий диод подсоединена к базовому резистору, че )ез который базо-эмиттерный переход

5 подсоединен к выходу блока управления, в цепь вспомогательной обмотки последовательно введены резистор и диод, включенный со -ласно с отсекающим, при этом указанная цепь зашунтирована введенным конденса0 тозом.

Существенным отличием предлагаемого технического решения является форсированное запирание силовых транзисторов, что снижает динамические потери и исключает сквозные токи. В прототипе отсутствует форсированное запирание и, кроме того, возможно возникновение сквозных токов при уменьшении входного напряжения первичного источника относительно номинального значения. Стабилизированные преобразователи работают при изменяющихся входных напряжениях, поэтому указанные потери снижают КПД преобразователей, ис пользующих инверторную ячейку.приведен5 ную в прототипе.

Положительный эффект, получаемый в результате решения поставленной цели достигается в уменьшении динамических потерь и устранении сквозных токов, что

0 повышает КПД преобразователя.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - временные характеристики:а - кривая напряжения управления; б - кривая тока, протекающего

5 чорез конденсаторы; в - кривая токЬв колЛ(ЖТОРОВ.

Стабилизированный преобразователь содержит силовые транзисторы 1 и 2, змитТ(фы которых обьединены и подключены к

0 первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки 3 выходного трансформатора 4, вывод которой подключен к второщ входному выводу, базы силовых транзи5 сгоров 1 и 2 подключены через резисторы 5 и б к парафазным выходам широтно-импульсного модулятора 7, общий вывод которого подключен к первому входному выводу. Первый вход широтно-импульсного модулятора 7 подключен к выходу задающего генератора пилообразного напряжения 8, второй вход широтно-импульсного модулятора 7 подключен к выходу выпрямителя с фильтром 9. Дополнительные обмотки 10 и 11 выходного трансформатора 4 подключены через цепочки из последовательно включенных резисторов 12 и 13 и диодов 14 и 15 к конденсаторам 16 и 17, одни из выводов которых подключены к ба:зам транзисторов 1 и 2, другие выводы подключены через диоды 18 и 19 к парафазным выходам широтно-импульсного модулятора 7. К выпрямителю с фильтром 9 подключена нагрузка 20.

Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

Импульсы напряжений с выхода широтно-импульсного модулятора 7 прикладываются к базам силовых транзисторов 1 и 2, поочередно открывая их. Например, для интервала времени при напряжениях на выходе широтно-импульсного модулятора без скобок (фиг. 1 сигналом широтно-импульсного модулятора 7, отпирающим транзистор 1, обеспечивается протекание его базового тока через резистор 5. Транзистор 1 открывается и подключает верхнюю половину обмотки 3 выходного трансформатора 4 к источнику питания (фиг. 2, кривая 21). На обмотках 10 и 11 трансформатора 4 наводятся напряжения с полярностью, при которой диод 15 находится в непроводящем состоянии, а диод 14 - в проводящем, при этом за время открытого состояния транзистора 1 происходит заряд конденсатора 16 напряжением обмотки 10 трансформатора 4 через резистор 12 и проводящий диод 14 (фиг. 2, кривая 23). Напряжение на выходе широтно-импульсного модулятора 7 выбирается большим, чем напряжение на обмотке 10, позтому диод 18 находится в непроводящем состоянии и влияния не оказывает. Когда широтно-импульсный модулятор снимает отпирающее напряжение, напряжение на его верхнем выходе становится равным нулю, диод 18 переходит в проводящее состояние и подключает заряженный конденсатор 16, а также обмотку 10 через цепочку из резистора 12 и диода 14 к переходу база-змиттер транзистора 1. Конденсатор 16 разряжается на резистор 5 и эмиттерный переход транзистора 1, вызывая его форсированное запирание отрицательным напряжением относительно змиттера (фиг. 2, нижняя часть кривой 23). После запирания транзистора 1 напряжение на

обмотке 10 уменьшается, диод 14 переходит в непроводящее состояние. В следующий полупериод открывается транзистор 2 через резистор 6 положительным напряжением с нижнего выхода широтно-импульсного модулятора 7 (фиг. 2, кривая 22), происходит заряд конденсатора 17 через резистор 13 и диод 15 (фиг. 2, верхняя часть кривой 24) и, при снятии отпирающего импульса с нижнего выхода широтно-импульсного модулятора 7, прбисходит запирание транзистора 2 через диод 19 отрицательным относительно эмиттера напряжением заряженного конденсатора 17 и отрицательным напряжением обмотки 11 трансформатора 4 через

резистор 13 и проводящий диод 15 (фиг. 2, нижняя часть кривой 24). Эпюра 25 соответствует току в цепи коллектора транзистора 1 и эпюра 26 - току транзистора 2. Штриховыми линиями изображены эпюры при

меньшей длительности напряжений на выходе широтно-импульсного модулятора.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении осуществляется форсированное запирание силовых транзисторов,

что уменьшает динамические потери и исключает возникновение сквозных токов, что в конечном итоге, повышает КПД стабилизи- v рованного преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь с выходным трансформатором постоянного напряжения, выполненный по схеме двухтактного инвертора, цепь вспомогательной обмотки каждого плеча которого через отсекающий диод подсоединена к базовому резистору, через который базо-эмиттерный переход силового транзистора подсоединен к выходу блока

управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения динамических потерь при одновременном устранении сквозных токов, в цепь вспомогательной обмотки последовательно введены резистор и диод, включенный согласно с отсекающим, при этом указанная цепь зашунтирована конденсатором.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики. Цель - повышение КПД путем уменьшения динамических потерь при одновременномисключении сквозных токов. Преобразователь содержит узел управления и инвертор- ную ячейку, состоящую из силовых транзисторов 1 и 2 и выходного трансформатора 4, в цепь вспомогательных обмоток 10, 11 которого включены последовательные цепочки из диодов 14, 15, 18, 19, резисторов 12, 13 и конденсаторов 16, 17. При отпирании, например, силового транзистора 1 происходит заряд конденсатора 16. После смены сигнала управления на входе силового транзистора 1 происходит разряд конденсатора 16, в результате чего силовой транзистор 1 форсированно запирается. 2 ил.'.1S /«• ' i2 ^.^^^^слс-й--!-^-^^20СА) О Os