Транзисторный многокаскадный преобразователь Советский патент 1978 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к области электрО техники и может быть использовано в выходных каскадах статических преобразователей регуляторов, стабилизаторов систем электропитания и автоматики.

Известные многокаскадные преобразователи постоянного тока в переменный, в которых ток управления силовыми транзисторами выходного каскада пропорционален току нагрузки этого каскада. Для этой цели используются токовые трансформаторы, включенные в каждое плечо усилителя.

В мостовых усилителях это решение ведет к значительному усложнению схемы, так как каждый токовый трансформатор должен быть снабжен дополнительными цепочками пуска, размагничивания сердечника, активного запирания силового транзистора и другими элементами.

Известны также ключевые усилители, в которых в цепь питания редконечного каскада включен регулятор тока, регулирующий транзистор, а вход цепи управления этого регулятора соединен с датчиком тока нагрузкц выходного каскада. Недостатком такого решения является нестабильность пропорциональности между током управления л током нагрузки силовых транзисторов вследствие изменения параметров (коэффициента усиления и входного сопротивления) регулировочного транзистора. Вследствие этого в цепь базы силовых транзисторов в некоторых режимах подается излишне большой ток, и усилитель имеет пониженный КПД. Кроме того, потери в силовой цепи регулировочного транзистора также вызывают уменьшение КПД.

Цель изобретения - повысить КПД усилителя путем улучшения условий согласования выходного и предконечного каскадов. Эта

цель достигается тем, что в транзисторном многокаскадном преобразователе постоянного тока в переменный, содержащим выходной каскад с датчиком тока в цепи его питания, предоконечный каскад, в цепи питания которого имеется регулятор тока, одни вход цепи управления которого соединен с указанным датчиком тока, введен второй датчик тока в цепь питания предоконечного каскада, соединенный .с вторым входом упомянутой цепи

управления.

На фиг. 1 показана структурная схема преобразователя.

Преобразователь состоит из нескольких каскадов, например выходного ключевого каскада 1, на выходе которого через трансформатор 2 включена нагрузка 3, и предоконечного ключевого каскада 4, управляемого внешними синхронизирующими импульсами, поступающими, например, от генератора 5. Все каскады питаются параллельно от источника постоянногр напряжения. В цепь питания прёДоконечного каскада включен регулятор тока 6, управляемый от блока 7, на вход которого подана разность сигналов, снимаемых с датчика тока 8 .в цепи питания оконечного каскада и датчика тока 9 в цепи питания предоконечного каскада.

Работа схемы основана на сравнении мгновенного значения тока предоконечного каскада € мгновенным значением тока выходного каскада 1, определяемого величиной и характером нагрузки 3. Сигнал, снимаемый с датчика тока 9, непрерывно сравнивается с сигналом, снимаемым с датчика тока 8. Разность этих сигналов воздействует через блок 7 на регулятор тока 6. Если разность положительна, регулятор уменьшает ток питания лредоконечного каскада и пропорциональный ему ток на выходе предоконечного каскада, являющийся током управления выходного каскада. Это происходит до тех пор, пока разность указанных сигналов не станет близкой нулю. Таким образом, в предложенной схеме ток управления выходным каскадом автоматически следит за током нагрузки этого каскада, что Обеспечивает высокий КПД усилителя в широком диапазоне изменения нагрузок, в том числе и при пусковых перегрузках.

На фиг. 2 показан пример выполнения предложенной схемы, в которой в качестве регулятора 6 использован ключевой регулятор, состоящий из Т1ранзнстора 10, дросселя И, диода 12 и конденсатора 13. В цепь нагрузки ретулятора включен предоконечный ключевой усилитель на транзисторах 14 и 15 и трансформаторе 16, нагруженном на входные цепи силовых транзисторов 17 и 18 выходного каскада. В качестве датчиков 8 и 9 использованы низкоомные резисторы. Блок управления регулятором содержит дифференциальный усилитель и широтно-имульсный модулятор любого известного вида. Частота переключения транзистора 10 выбрана п6 меньшей ре на порядок превышающий рабочую час. тоту переключениятранзксторов 14,15 и 17,1 Схема работает по замкнутому циклу йЯйсанным выше образом, стабилизируя ток управления транзисторов 17, 18 на уровне их тока нагрузки. Опорным сигналом для регулятора является напряжение на резисторе 8. Посредством блока 7 ток нагрузки регулятора, измеряемый резистором 9, поддерживаете пропорциональным опорному сигналу незавиг симо от и;зменения нацряжения питания преобразователя температурь окружающей среды и других факторов. Благодаря повышенной

частоте переключения транзистора ток в цепи нагрузки регулятора практически безынерционно следит за током нагрузки преоб|р,азователя 1:. Следовательно, ток базы транзисторов 17 и 18 всегда находится в постоянном соотношении с током коллектора этих транзисторов, т. е. осуществляется токовая обратная связь. Благодаря этому в базовой цепи- силовых транзисторов отсутствуют балластные резисторы ,и потери мощности в цепи управления

преобразователя малы в широком диапазоне изменения величины и характера нагрузки.

Формула изобретения

Транзисторный многокаскадный преобразователь постоянного тока в переменный, содержащий выходной каскад с датчиком тока в цепи его питания, предоконечный каскад, в цепи питания которого имеется регулятор

тока, один вход цепи управления которого соединен с указанным датчиком тока, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем улучшения условий согласования выходного и .предоконечного каскадов, в цепь

питания предоконечного каскада введен второй датчик тока, соединенный с вторым входом упомянутой цепи управления.