Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

I

Изобретение относится к преобразователям постоянного тока, используемым в силовой электротехнике в качестве, например, коммутационной аппаратуры (коммутаторов) постоянного тока..Известны преобразователи на транзисторах, используемые в качестве коммутаторов постоянного тока, в которых силовые транзисторы поочередно открываются от общего токового трансформатора 1.

Переключение силовых транзисторов про исходит без динамических потерь, т. е. практически без возрастания напряжения на силовых клеммах преобразователя постоянного тока.

Коммутаторы, выполненные на основе данных преобразователей по сравнению с другими контактными коммзтаторами (например, реле) имеют значительно большие срок .службы и быстродействие. Эти положительные свойства определяют замену контактных .коммутаторов на транзисторные коммутаторы.

Вместе с тем прямое падение напряжениг транзисторных преобразователей ограничивает г|римейе11не транзисторных комму

таторов в ряде областей, где его величина на силовых клеммах коммутатора является определяющей, т. е. в тех случаях, когда требуется коммутатор с малым прямым падением напряжения.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, который содержит силовые н дополнительные транзисторы, трансформатор, одни обмотки .которого включены последовательно с коллекторно-эмиттерными переходами силовых транзисторов, связанных с в.ходными-выводами, а другие через коллекторно-эмиттерные переходы дополнительных транзисторов подсоединены к базам силовых транзисторов 2.

Этому преобразователю присущи те же недостатки, что и известному преобразова телю 1 .

Цель изобретения - расширение области применения.

Это достигается тем, что преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий силовые и дополннтельные транзисторы, трансформатор, одни обмотки которого включены последовательно с коллекторно-эмиттсрными переходами силовых транзисторов, связанных с входными выводами, а другие - чррез коллекторпо-эмиттрриые переходы допел(штельных транзисторов подсоединены к бпзам силовых транзисторов, причем база каждого силового трэргзнстора через упомянутые коллекторноэмиттерный ереход лополйительного транзистора и через другую обмотку подсоединена к соответствующему входному выводу.

Одна из возможных схем преобразователя представлена на фиг. 1; на фиг. 2 изображен другой вариант схемы.

Преобразователь содержит силовые транзисторы 1 и 2, дополнительные транзисторы 3 и 4, токовый трансформатор 5 с пёрвичными обмотками 6, 7 и вторичными обмотками 8, 9, блок управления 10, силовые клеммы II и 12. В схеме показана нагрузка преобразователя 13 и источник питания 14.

Преобразователь работает следующим образом.

По сигналу от блока управления 10-открыт, например, дополнительный транзистор 3. Через этот транзистор 3 протекает ток, отпирающий силовой транзистор I, величина тока пропорциональна току коллектора силового транзистора I (тока нагрузки 13), что обеспечивается, .включением первичной обмотки 6 токового трансформатора 5 в выходр ую цепь силового транзистора I, а вторичной обмотки .8 в выходную цепь дополнительного транзистора 3.Коэффициент пропорциональности равен коэффициенту трансформации обмоток б, 8 токового трансформатора 5.

В выходной цепи дополнительного транзистора 3 токовый трансформатор 5 работает в режиме ограничения тока.

Напряжение на обмотке 8 равно Uv/f - Un -U«9 -Ufoi, гдеипит- напряжение источника питания 14, UK, U«,i напряжение на соответствующих переходах транзисторов 3, 1. Напряжение на выходных силовых клеммах II, 12 преобразователя постоянного тока равно разности напряжений (полярность указана на фиг. 1) Цт,1г и(-в -U«i.

ИзмeFlяя соотношение напряжений на обмотке б и транзисторе 1 (Owe и UK, ) можно легко достичь нужной величины и знака напряжения на силовых клеммах II. 12 преобразователя постоянного тока.

После запирания от блока 10 дополн.йтельного транзистора 3 и отпирания дополнительного транзистора 4, открывается силовой транзистор 2. Режим работы транзисторов 2, 4 повторяет описанный выше, только вместо обмотки б, .8 работают обмотки 7, 9.

На фиг. 2 запирание (если, оно необходимо) силовых транзисторов I, 2 во всех режимах производится от блока управле ния 10.

В общих случаях запирание силовых транзисторов можно производить известным образом - например,шунтированием нере.хода эмиттер-база резисторами, транзисторами управления или вообще после запирания дополнительного транзистора не предпринимать никаких специальных мер по запиранию силовых транзисторов, если эти транзисторы можно использовать в режиме с оторванной базой.

Вообще в предлагаемом преобразователе на закрытой силовой транзистор в режиме открытого состояния всего преобразователя прикладывается обратное напряжение. Таким образом в этом режиме запирающем переходом является переход эмиттера-база.

В связи с этим можно по разному известными способами закрывать силовые транзисторы в режимах открытого и закрытого состояния всего преобразователя постоянного тока.

В схеме на фиг. 2 отпирание дополнительных транзисторов 3, 4 производится от обмоток 15, 16 положительной обратной связи токового трансформатора 5. Для перевода преобразователя постоянного тока по схеме фиг. 2 в открытый режим достаточно снять с транзисторов 1, 2, 3, 4 запирающее напряжение, подаваемого от блока управление 10. Переключение транзисторов 1, 2, 3, 4 происходит автоматически при намагничивании сердечника токового трансформатора 5.

Первичные и вторичные, обмотки токового трансформатора можно включить в эмиттерНые и коллекторные цепи силовых н дополнительных транзисторов.

По отнощению к известным преобразователям описываемый преобразователь постоянного тока позволяет резко снизить и даже изменить знак напряжения На силовых клеммах в режиме открб1того состояния преобразователя, что расширяет его область применения по сравнению с известными преобразователями, причем в предлагаемом преобразователе, также как в известных, достигается оптимизация по статическим потерям в силовых транзисторах.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий силовые и дополнительные транзисторы, трансформатор, одни обмотки которого включены последовательно с коллекторно-эмиттерными переходами силовых транзисторов, связанных

с входными выводами, а другие через коллекторко-эмиттерные переходы -дополнительных транзисторов подсоединены к базам силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, база каждого силового транзистора через упомянутые коллекторно-эмнттерный переход дополнительного транзистора и другую

обмотку подсоединены к соответствующему входному выводу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 470058, кл. Н 03 F 3/00, 1972.