Двухтактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1993 года по МПК H02M7/538 

сл

с

Использование: в системах вторичного электропитания и автоматики. Сущность . 2 изобретения: устройство содержит силовые транзисторы 1, 2. соединенные коллекторами с первичной обмоткой 3 выходного . трансформатора 4, а эмиттерами - с первым входным выводом. Базовые резисторы 5, 6 зашунтированы обратными диодами 16, 17. В цепь вспомогательных обмоток 8, 9 включены диоды 10-13. В устройстве осуществляется форсированное запирание силовых транзисторов с одновременной автоматической защитой от сквозных токов при возбуждении от источника однополярных импульсов, что повышает КПД транзисторного инвертора. 2 йл.

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

Целью изобретения является повышение КПД путем обеспечения автоматической безынерционной защиты от сквозных токов в сочетании с форсированным запиранием транзисторов.

Указанная цель достигается тем, что в двухтактный преобразователь напряжения с нулевой точкой в выходном трансформаторе, имеющем две вспомогательные обмотки, одни выводы которых связаны через диоды с базовыми резисторами, через которые источник однополярных импульсов подключен к базам силовых транзисторов, введены четыре диода, два из которых шунтируют- в обратном включении базовые резисторы, доз других включены согласно-последовательно с диодами в цепи других выводов указанных вспомогательных обмоток, причем точки соединения

между собой этих указанных цепочек одного плеча соединены с аналогичными точками соединения диодных цепочек другого плеча.

Новым в предлагаемом преобразователе является введение первых диодов, которые в обратном направлении шунтируют базовые резисторы, введение вторых диодов, образующих с существующими диодами согласно-последовательные пары, через которые базы силовых транзисторов подключены к другим выводам вспомогательных обмоток, причем точки соединения между собой диодов этих цепочек одного плеча подключены к аналогичным точкам соединения диодов другого плеча.

По отношению к известному устройству, также имеющем в своем составе вспо- могательные обмотки в выходном трансформаторе, подключенные через диоды к базовым резисторам, в предлагаемом изменена фазировка этих обмоток, что приводит к изменению алгоритма работы преобразователя.

Существенным отличием является уменьшение потерь при изменении тока нагрузки, так как защита автоматически отеле- живает время запирания транзистора. Другим существенным отличием является обеспечение форсированного запирания силовых транзисторов, что также уменьшает динамические потери. .

Положительный эффект достигается безынерционной автоматической защитой от сквозных токов в сочетании с форсированным запиранием силовых транзисторов, что уменьшает динамические потери по от- ношению к решению-прототипу, где время действия защиты фиксировано и зависит от элементов схемы, а форсированному запиранию препятствует конечное время заряда конденсаторов, шунтирующих базоэмит- терные переходы силовых транзисторов.

. На фиг.1 изображена принципиальная схема двухтактного инвертора; на фиг.2 - временные характеристики.

Двухтактный преобразователь посте- я иного напряжения состоит из силовых транзисторов 1 и 2, эмиттеры которых объединены и подключены к первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки 3 трансформа- тора 4, а базы подключены через резисторы 5, 6 к парафазным выходам генератора возбуждения 7, в качестве которого может быть использован автогенератор или широтно- импульсный модулятор. Вспомогательные обмотки 8 и 9 трансформатора 4 одними концами подключены к парафазным выходам генератора возбуждения 7, другими выводами подключены через согласно-попарно включенные диоды 10 и 11, 12 и 13 к базам соответствующих транзисторов 1 м 2. Точки объединения между собой диодов 10 и 11, 1.2 и 13 объединены. Средний вывод первичной обмотки 3 трансформатора 4 подключен ко второму входному выводу, а вторичная обмотка 14 подключена к нагрузке 15. Базовые резисторы 5 и 6 зашунгирр- ваны обратными диодами 16 и 17. Эпюры 18,19 соответствуют напряжениям на пара- фазных выходах генератора возбуждения 7. Эпюры 20 и 21 соответствуют напряжениям на базах транзисторов 1 и 2, а эпюра 22 - напряжению на нагрузке 15.

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом. Однополярные импульсы напря жения 18 и 19 с парафазных выходов генератора возбуждения 7 поступают через базовые резисторы 5 и 6 на базы транзисторов 1 и 2, поочередно открывая их. Предположим, полярность напряжений на выходе генератора возбуждения 7 такова, что на верхнем выходе плюс, а на нижнем выходе напряжение равно нулю. Транзистор 2 за-, крыт, а транзистор 1 открыт, и на его коллекторе присутствует низкий потенциал относительно первого входного вывода. Полярность наведенных напряжений на обмотках 1рансформатора изображена без скобок. Величина выходного напряжения генератора возбуждения 7 выбрана такой, что падение напряжения на балластном базовом резисторе 5 превышает напряжение вспомогательной обмотки 8 трансформатора 4, поэтому диоды 10 и 11 находятся в непроводяш,ем состоянии. Диоды 12 и 13 также находятся в непроводящем состоянии вследствие запирающей, полярности напряжения обмотки 9. В следующий полупериод напряжение на верхнем выводе генератора возбуждения 7 становится равным нулю, причем генератор возбуждения должен поддерживать близкое к нулю напряжение в течение всего полупериода, а на нижнем выводе появляется положительное напряжение. Транзистор 1. вследствие своей инерционности, в течение промежутка врем.ени to-ti остается в открытом состоянии, благодаря чему в течение этого промежутка сохраняются прежними также полярности напряжений на обмотках трансформатора 4.

Диоды 10 и 11 переходят в проводящее состояние и подключают обмотку 8 трансформатора 4 к базоэмиттерному переходу транзистора 1 в запирающей полярности, вызывая его форсированное запирание. Диод 12 также переходит в проводящее состояние и препятствует подаче отпирающего напряжения с нижнего вывода генератора возбуждения 7, которое падает на резисторе 6, что исключает отпирание транзистора 2 и возникновение сквозного тока через транзисторы 1 и 2. По истечении интервала времени to-ti (фиг.2) происходит рассасывание избыточных носителей в базе транзистора 1, он запирается, полярность напряжений на обмотках трансформатора 4 изменяется на противоположную. Диод 16 кратковременно открывается на время, необходимое для восстановления обратных сопротивлений диодов 10 и 11, предотвращая паразитное отпирание транзистора 1, после чего транзистор 2 отпирается (промежуток времени восстановления обратных сопротивлений диодов 10 и 11 на эпюрах не показан ввиду своей малости).

В следующий полупериод процессы протекают аналогично: напряжение на нижнем выводе генератора возбуждения 7 становится равным нулю, диоды 12.и 13 переходят в проводящее состояние и подключают обмотку 9 трансформатора 4 к резистору б и базоэмиттерному переходу транзистора 2 в запирающей полярности, вызывая его форсированное запирание (интервал ). Диод 10 также переходит в проводящее состояние и препятствует подаче отпирающего напряжения на базу транзистора 1, исключая возникнрвение сквозных токов.

Таким образом о предлагаемом преобразователе происходит форсированное запирание силовых транзисторов с одновременным исключением сквозных токов через них. что повышает КПД.

Формула изобретения Двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовые транзисторы, эмиттеры которых обьедине- ны и подключены к первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которой подключен к второму входному выводу, две

вспомогательные обмотки выходного трансформатора, фазировка выводов которых относительно выводов первичной обмотки соответствует отрицательной обратной связи входа и выхода силового транзистора каждого плеча, связанные через первые диоды с базовыми резисторами, через которые базы силовых транзисторов подключены к управляющим выводам для подключения источника однополярных управляющих импульсов, отличающий с.я тем, что, с целью повышения КПД путем защиты от сквозных токов при одновременном форсированном запирании силовых транзисторов, введены четыре диода, причем одни выводы вспомогательных обмоток выходного трансформатора подключены к управляющим выводам через базовые резисторы, зашунтированные введенными вторыми обратными диодами, а другие выводы вспомо- гательных обмоток соединены через цепочки из согласно последовательно включенных первых и введенных третьих обратных диодов с базами силовых транзисторов, причем точки соединения между собой этих диодов обоих плеч объединены.

Фог.1