Стабилизированный транзисторный конвертор Советский патент 1976 года по МПК H02M3/32 

1

Изобретение относится к области силовой электротехники и может быть использовано при разработке вторичных источников питания.

Известны стабилизированные транзисторные конверторы, содержащие блок пита-ния и подключенный к нему через регулирующий транзисторный ключ и входной дроссель инвертирующий каскад с трансформатором, ряд обмоток которого через соответствующие выпрямители подключены к шунтированным конденсаторами нагрузкам.

В известных конверторах параллельно входу инвертирующего каскада включен стабилитрон с опорным напряжением, больщим номинального напряжения на первичной обмотке указанного трансформатора и меньшим напряжения пробоя транзисторов инвертирующего каскада. Наличие такого стабилитрона обеспечивает защиту транзисторов от коммутационных пиков перенапряжения. Однако при ЭТ01М в ста.билитроне рассеивается некоторая мощность (порядка 3-5% преобразуемой мощности), что приводит к снижению к.п.д. конвертора.

Предлагаемый конвертор отличается тем, что в нем параллельно цепочке, образованной соединенными между собой регулирующим траизисторным ключом и входным дросселем, включен диод.

Это обеспечивает увеличение к.л.д. устройства при одновременной защите транзисторов инвертирующего каскада от коммутационных пиков перенапряжения.

На чертеже представлена схема предлагаемого конвертора, где 1-блок питания; 2 - сеть переменного тока; 3 - регулирующий транзисторный ключ; 4 - входной дроссель; 5i-54 - обмотки трансформатора инвертирующего каскада; 6 - инвертирующий каскад; 7,8, 9 - выходные выпрямители; 10, 11, 12 - конденсаторные фильтры; 13-15 - нагрузки конвертора; 16 - задающий генератор; 17 - источник напряжения; - обмотки трансформатора задающего генератора; 19 - блок сравнения; 20 - широтно-импульсный модулятор; 21-управляющий узел; 22 - коммутирующий транзистор; 23i-23з - обмотки управляющего трансформатора; 24 - щунтирующий диод; 25-28 - транзисторы инвертирующего каскада; 29 - диод.

Схема работает следующим образОМ. В установившемся режиме энергия от блока 1 питания, образованного, например, сетью 2 неременного тока с соответствующими выпрямителем и конденсаторным фильтром, через регулирующий транзисторный ключ 3 и входной дроссель 4 передается в цепь первичной обмотки 5i трансформатора инвертирующего каскада 6 и далее от вторичных обмоток 52-04 этого трансформатора через выходные выпрямители 7, 8 и 9 конденсаторными фильтрами 10, 11 и 12 к соответствующнм нагрузкам 13, 14 и 15 конвертора.

Задающий генератор 16, подключенный к источнику 17 напряжения, формирует на иервичной 18i и вторичных 182-18 обмотках трансформатора неременные прямоугольные папряжения с коэффициентом 0,5 заполнения импульса. Стегиал рассогласования -между напряжением на нагрузке 15 и некоторым эталонным напряжением блока 19 сравнения с выхода этого блока поступает на вход широтно-им1пульсного модулятора 20, синхропизироваппого по частоте обмоткой 18б трапсформатора задающего генератора. Выходные импульсы модулятора, длительность которых определяется сигналом рассогласования на выходе блока 19 сравнения, подаются на вход управляющего узла 21, содержащего коммутирующий траиз 1стор 22 н управляющий трансформатор с первичной 23| п вторичными 232 и 23з обмотками. При изменении напряжения сети 2 и соответственно папряжения на выходе блока 1 питания, а также величин нагрузок 13, 14 НЛП 15 изменяется коэффициент заполнения импульса на обмотках 23i-23з трансформатора, что приводит к измепению соотношения длительностей замкнутого и разомкнутого состояний регулирующего ключа 3 и, как следствие, к стабилизации напряжений на всех нагрузках 13, 14 и 15. Шунтирующий диод 24 обычньм образом обеспечивает исключение разрыва цепи дросселя 4 при размыкании регулирующего ключа.

Так как номинальное напряжение на первичной обмотке 5) трансформатора всегда меньше выходного напряжения блока 1 питания, то при исиользовании идеальных трансформатора и траизисторов 25-28 инвертирующего каскада установка диода 29 не потребовалась бы. Однако наличие в реальном трансформаторе индуктивностей рассеяния и межвитковых е мкостей, а в реальных транзисторах инерционных эффектов (в том числе эффекта рассасывания избыточного заряда

базы) обусловливает пепосредствен го после .изменения полярности напряжений на обмотках 18i-187 трансформатора прекращение протекания тока через транзисторы 25-28 ИНвертирующего каскада на время порядка 3- 10 процентов от полупериода этих напряжений. При этом Т01К дросселя замыкается по цепп: дроссель 4 - диод 29 - конденсаторный фильтр блока 1 нитания - шунтирующий диод 24 - дроссель 4 (транзисторы регулирующего ключа 3 на рассматриваемом интервале тока не нроводят), что обеспечивает рекуперацию энергии дросселя на данном временном интервале в блок питания и ограничение напряжений на транзисторах 25-28 на уровне, соответствующем выходному напряжению блока литания.

При практическом иснользованнн схемы нет необходимости в качестве источника 17

напряжения применять внешний источиик, так как наличие на обмотках 5i-5 трансформатора стабилизированных прямоугольных напряжений позволяет с помощью дополиительной обмотки этого трансформатора и сооиветствующих выпрямителя и конденсатора образовать источник стабилизированного постоянного напряжения.

В качестве задающего генератора 16, широтно-импульсного Модулятора 20 и блока 19

сравнення могут использоваться любые из известных схем.

Формула изобретения

Стабилизированный транзисторный конвертор, содержаший -блок питания и подключенный к нему через регулирующий траизисториый 1ключ и входной дроссель инвертирующий каскад с трансформатором, ряд обмоток которого через соответствующие вынрямители подключаются к шунтированным конденсаторами нагрузкам, отличающийся тем, что, с целью увеличения к.н.д., параллельно цепочке, образованной соединенными между собой регулирующим транзисторным ключом и входным дросселем, включен диод.

гг

р

(5Z 3 7

п

ГП

IJ