Конвертор Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники, преимущественно к преобразователям напряжения длязаряда электрических аккумуляторов от ралиоизотопных термоэлектрических генераторов небольшой метцности.

Известны транзисторные конверторы .напряжения, обеспечиванщие заряд аккумуляторов от первичного источника питания небольшой мсяцности. Основными требованиями, предъявляемыми к таким преобразователям, являются экономичность и постоянство преобразуемой мощности при изменении напряжения нагрузки в широк пределах.

Например, известен конвертор, представляющий собой двухтактный транзисторный конвертор с положительной обратной связью по коллекторному току транзисторов и схемой упра1вления, обеспечивающей регулирование выходного напряжения. Благодаря обратной связи по току сам преобразователь экономичен, однако стабилизация его выходной мощности возможна только при введении дополнительных обратных связей и должна осуществляться внешними устройствами, достаточно сложными и потребляшхими значительную мощность l . Более прбстое решение задачи достигается применением другого известного конвертора, представляющего собой однотактный конвертор с накоплением энергии в ненасыщающемся трансформаторе (например с немагнитным зазором сердечника),

с обратньм включением вентиля выпрямителя и положительной обратной связью по напряжению нагрузки. В отличие от предыдущего решения преобразователь автоматически поддерживает относительное постоянство преобразуемой мощности без каких-либо внешних устройств 2 . Однако, он, во-первых, менее экономичен, чемпреобразователь

с обратной связью по току, и, вовторых, не обеспечивает полной стабилизации мощности. Последнее объясняется следующей особенностью преобразователя: период его работы

складывается из времени накопления энергии в трансформаторе и времени , размагничивания трансформатора (передачи энергии в нагрузку). Время накопления энергии не зависит от

напряжения нагрузки, что обеспечивает

определенную стабилизацию мощности Однако время размагничивания транйформатора обратно пропорционально напряжению нагрузки„ поэтому при изменении напряжения нагрузки несколько изменяются частота преобразования.и преобразуемая мсадность.

Наиболее близким к предложенному по технической сходности является конвертор, состоящий из связанного с ВХОДНЫМИ выводами транзистора, охваченного транс|Ь| латс)рной цепьнз обратной связи по току крлй€ Ктора, включенного в цепь пёрвичной Обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через диод с выходными выводами {з. Такой конвертор снабжен цепью для размагничивания трансформатора обратной связи во время пауз ксхллекторногр тока.

В конвертора предусмотрена возможность регулирования выходйог6 напряжения, мощности я других выходных параметров, для чего введены специальные управляемые цейи. Управление производится внешними устгройствами, к числу которых относится. ДатЧ:йк параметра, источник ойо)рногЬ сигнала (задатчик), схема упоавлеяйя и усилитель сигнала рассогласования.

Недостатком прототипа является наличие достаточно сложних цепей . размагничивания трансформатора обратной связи и perJJiHpoBaHjJk вьаходной мощности. Эти цепи имеют низкую надежность и потребляют заметную MCTHHocfb, которая в случае 6paSH«тёльно маломсвдногр преобразовафеля юже значительно 11рейыша1Т ь моШост потерь в его основнйх элементах.

Цель изобретения - по&ыаёййе надежности и увеличение КПД 51 стрсйства. ./... -;,/,,; ;,v/;::V ., . у : ;

iiTa цель дОстгйгается тем, ЧФо койвертор, состоящий из связанного с йходнымй выводами транзистора, bkBa4eHHor6 трансформатЬрйрй цепью Обратной CBJJSH по тбйу коллектора, включенного в цепь пёрвичйбй обмотки выходного трансформатора, выходная цепь которого через добавочный даод подключена к выходнгам выводшл, причём первичная и атбрйчнай ббйОткй трансформатора цеп обратйой связи выполнены со среднйшточкаШ, пе1)вая из которых соеййнейа е Ойнйм из входньк выводов, а другая чере параллельную WC-цёпь - с ДРУГИМ вхо;цным выводом, ие рвичйые обоих выходных;трансформаторов сОеДийены между собой через перёй яуй обмотку трансформатора обратной евя, I - - . .. - . ,зи.

Благодаря наличию в о|эого пяеча исключается необходимость специальной цепи размагничивания трансформатора обратной связу, так как во время паузы коллекторного тока одного из транзисторов второй открыт, и трансформатор перемагничивается его. коллекторным током. Процесс пере.магничивания трансформатора определяет длительность полупериода работы преобразователя, т.е. частота преобразования определяется только вольт-секундной характеристикой трансформатора обратной связи и не зависит от напряжения нагрузки.

Таким образом, конвертор автоматически обеспечивает полную стабилизацию мощности при изменении напряжения нагрузки, причем его надежность и эконсмичность выае, чем у

известного, ввиду отсутствия специальных цепей размагничивания трансформатора обратной связи и устройств управления.

Схема конвертора представлена

на чертеже.

Конвертор состоит из двух транзисторов 1 и 2, двух трансформаторов 3 и 4 (с немагнитными зазорами), дЁух вентилей 5 и 6, включенных на общий выходной фильтр 7, входного фильтра 8, насыщающегося трансформатора обратной связи 9 и цепочки из резистора и конденсатора 10-11. конвертор работает следующим образом. .

Предположим, что в начальный момент транзистор 1 открыт, а транзистор 2 заперт. В коллекторной цепи транзистора 1 протекает линейно нарастающий ток, вентиль

5 заперт, а в трансформаторе 3 накапливается магнитная энергия. Трансфо анатор обратной связи 9 обеспечивает насыщение транзистора 1 базоэьи током, пропорциональным

току коллектора, и поддерживает Tj)aH зистор 2 в запертом состоянии. Когда трансформатор 9 входит в иасиЁЦёние, полярность напряжения на его обмотках меняется, транзистор

1 запирается, а транзистор 2 открывается. В йвязй с этим Ь4еняется полярность напряжения на обмотках ТраисформЙтоЁ а 3, вентиль 5 открывается и накопленная в трансформаторе энергий поступает в нагрузку. Одновремёнйо начинается накопление Энергии в трансформаторе 4, и во втором плече преобразователя происходят аналогичные процессы.

КоэффйЦиейт трансформации .трансформаторов 3 и 4 выдирается так, чтсэбы время полйого размагничивания трансформаторов при минимальнс напряжении агруэки не превышало времени его намагничивания при максимальном напряжении источника питания.

Резистор 10 стабилизирует работу цепи возбуждения транзисторов и может быть использован Для регулирования выходной мощности преобразователя. Конденсатор 11 форсирует переключение транзисторов, что приводит к снижению динамических потерь в них.

Следует отметить, что все цепи преобразователя обтекаются сравнительно большими токами, что создает возможнЬсть глубокого резервирования элементов схемы.

Формула изобретения

Конвертор, состоящий из связанного с ВХОДНЫМИ выводами транзистора, охзваченного трансформаторной цепью обратной связи по току .коллектораj включенного в цепь первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через диод с 1выходными выводами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности КПД, он снабжен дополнительным транзистором включенным в цепь первичной обмотки

вспомогательного выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через добавочный диод подключена к выходным выjвoдaм, причем первичная и вторичная обмотки трансформатора цепи обратной связи выполнены со средними точками, первая из которых соединена с одним из выходных выводов, другая через параллельную 1 Сцепь - с другим входным выводом, а первичные обмотки обоих выходных

трансформаторов соединены между собой через первичную обмотку трансформатора обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США №3219907, кл. 321-18, 1965.

2.Александров Ф.И. и Сиваков А.Р. Импульсные полупроводниковые преобразователи и стабилизаторы постоянного напряжения. Л., Энергия, 1970, с. 67, рис. 2-11.

3.I ЕЕЕ .TrKfinsoctton on maig net-ic в V.2, 1, 1966, p.18, (прототип).

Ч у f.:

LA 1л .

I 1 -о

п