Стабилизированный конвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M3/335 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННБ1Й КОНВЕРТОР

1

Изобретение относится к промышленной радиоэлектронике и может найти применение в источниках электропитания средств вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный конвертор, содержаилий двухтактный транзисторный усилитель мощности, выполненный по полумостовой схеме, одной диагональю соединенной с выводами для подключения питающего источника, а другой - с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и индуктивно-емкостной фильтр соединена с выводами для подключения нагрузки, к которым подключен один вход широтно-импульсного модулятора, другой его вход соединен с выходными цепями транзисторов усилителя мощности, и два двухобмоточных дросселя, в каждом из которых первая обмотка включена в коллекторную цепь соответствующего транзистора усилителя мощности, а в последовательной цепи второй обмотки включен диод, параллельно первичной обмо ке выходного трансформатора включен конденсатор, вторые обмотки дросселей объединены через упомянутые диоды и подключены к дополнительному конденсатору, соединенному через доп.олнительный дроссе,1ь с выводами для подк,1ючения нагрузки 1.

Недостатки стабилизированного конвер5 тора - малая надежность и большие габариты.

Наиболее близким техническим решением является стабилизированный конвертор, содержащий транзисторный мост, одна диагональ которого подключена к входным выводам и защунтпрована емкостным делителем, а другая диагональ подсоединена к первичной обмотке выходного трансформатора и к двум иоследовательно соединенным первичным обмоткам дополнительных транс., форматоров, общая точка которых присоединена к средней точке емкостного делителя, крайние выводы вторичных обмоток объединены через диоды и подсоединены к блоку

, управления, управляющие выводы которого подключены к управляющим входам транзисторов, а средние выводы объединены и подсоединены ко входному - выходному выводу блока управле1 ия 2.

Недостатки устройства - отсутствие цепей, обеспечивающих снижение мгновенных потерь мощности и формирования безопасных траекторий переключения транзисторов, что весьма существенно при его использовании в составе стабилизированного конвертора источника питания с бестрансформаторным входом. Целью изобретения является повышение надежности за счет снижения мгновенных потерь и формирования безопасных траекторий переключения силовых транзисторов конвертора. Указанная цель достигается тем, что в стабализированном конверторе в коллекторные цепи транзисторов включены два дроссе,1я, имеющие по две рабочие обмотки и одну обмотку разряда, причем рабочие обмотки каждого дросселя включены соотв тственно в противоположные плечи транзисторного моста, а обмотки разряда соединены последовательно-встречно друг с другом и их общая точка подсоединена к одному из входных выводов дополнительного LC-фильтра, второй,входной вывод которого соединен через диоды с крайними точками упомянутых обмоток, а выход подключен к выходу устройства и блоку управления, кроме того, первичная обмотка выходного трансформатора защунтирована конденсатором. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема мостового стабилизированного конвертора. Мостовой стабилизированный конвертор содержит транзисторный мост на транзисторах 1-4, .выходной трансформатор 5, выпрямитель 6, фильтр 7, блок 8 управления с управляющим узлом 9 и формирователями 10, 11 управляющих импульсов, емкостный делитель 12, дополнительные трансформаторы 13, 14, дополнительные диоды 15-18, включенные во вторичные обмотки дополнительных трансформаторов, первый дроссель с рабочими обмотками 19, 20 и обмоткой 21 разряда, второй дроссель с рабочими обмотками 22, 23 и обмоткой 24 разряда,диоды 25, 26, включенные в обмотки разряда дросселей, LC-фильтр 27, конденсатор 28. Узел 9 управления может содержать задающий генератор, делитель частоты, широтно-импульсный модулятор. Формирователи 10, 11 управляющих импульсов имеют на входе схему совпадения и могут иметь предоконечные каскады, воздействующие на базовые цепи силовых транзисторов. Выходное напряжение конвертора на транзисторах 1-4 через выходной трансфор матор 5 поступает на выпрямитель 6. Выпрямленное напряжение сглаживается фильтро.м 7 п поступает на выводы для подключения нагрузки, а также на вход управляющего узла 9 блока 8 управления. Емкостной делитель 12 обеспечивает напряжение на первичных об.мотках трансформаторов 13, 14 в то время, когда один из силовых транзисторов противоположных плеч моста заперся при выключении, а в другом идет процесс рассасывания неосновных носителей. В коллекторные цепи транзисторов 1 и 4 включены рабочие обмотки 19 и 20 первого дросселя. В коллекторные цепи транзисторов 2 и 3 включены рабочие обмотки 22 и 23 второго дросселя. Обмотки 21 и 24 разряда этих дросселей подключены через диоды 25 и 26 к входу узла разряда LC-фильтра 27. Первичная обмотка выходного трансформатора 5 защунтирована конденсатором 28, последовательно с которым может быть включен резистор, демпфирующий паразитные колебаьия импульсов коллекторного тока транзисторов 1-4. При отпирании силовых транзисторов противоположных плеч, например 1, 4, входное напряжение прикладывается к рабочим обмоткам 19, 20 первого дросселя и нарастание коллекторного тока транзисторов 1, 4 происходит при нулевом коллекторном напряжении, т. е. в транзисторах полностью отсутствуют потери при включении. Диод 25 при этом заперт обратным напряжением на обмотке 21. При запирании транзисторов 1, 4 конденсатор 28 разряжается на первичную обмотку трансформатора 5, поддерживая некоторое время ток в нагрузке за счет накопленной в нем энергии. При этом спад коллекторных токов транзисторов 1, 4 происходит при относительно низком напряжении на коллекторах и потери при выключении снижаются. Мгновенная и средняя мощности рассеяния в транзисторах при этом существенно уменьщаются. Траектория рабочей точки выходной характеристики каждого транзистора лежит в благоприятной зоне и значительно удалена от области вторичного пробоя, что повыщает надежность работы стабилизированного конвертора. При запирании транзисторов 1, 4 отпирается диод 25 и энергия, запасенная в магнитном гюле дросселя, через обмотки 21, диод 25 и LC-фильтр 27 поступает на выход стабилизированного конвертора. Если силовые транзисторы 1, 4 открыты, то 2,3 - закрыты.Пачала обмоток трансформаторов 13, 14 (отмечены точкой) находятся под положительным потенциалом. Диоды 15, 17 открыты, а диоды 16, 18 - закрыты. Па узел 11 через диоды 15, 17 подается положительный сигнал, запрещающий подачу управляющих импульсов на транзисторы 2, 3 В конце рабочего полупериода с баз транзисторов 1, 4 снимаются управляющие импульсы, формируемые узлом 10, и начинается процесс рассасывания неосновных носителей в базах. Если этот процесс закончился раньще в транзисторе 1 и последний запирается, пропадает напряжение на обмотках трансформатора 13 и диод 15 запирается. Однако блокирующий сигнал на узел 11 продолжает поCTyhaTb через открытый диод 17 с обмотки трансформатора 14. После запирания транзистора 4 сигнал блокировки снимается, и С узла 11 па транзисторы 1, 3 подаются отпирающие импульсы. На обмотках трапсформаторов 13, 14 появляется напряжение обратной полярности, отпираются диоды 16, 18 и на узел 10 поступает положительный сигнал, запрещающий подачу управляющих импульсов на транзисторы , 4. Таким образом, в схеме осуществляется контроль состояния каждого силового транзистора и разрещается подача управляющих импульсов в данном полупериоде на закрь тие силовых транзисторов моста только после того, как полностью закроются оба силовые транзисторы, открытые в предыдущем полупериоде, что исключает появление сквозных токов и повыщает надежность работы конвертора. В момент включения транзисторов 1, 4 входное напряжение поровну делится между рабочими обмотками 9 и 20 дросселя и на узлы 10, 11 через диоды 15-18 не могут поступить сигналы, нарущающие работу блока 8 управления. Аналогичный эффект можно получить при использовании вместо обмоток 19, 20, 23, 22 отдельных дросселей. Если же использовать два дросселя с одной рабочей обмоткой, включенных, например в коллекторные цепи транзисторов 1, 2, то при включении транзисторов 1, 4 все входное напряжение приложится к дросселю, включенному вместо обмотки 19, напряжение на начале первичной обмотки трансформатора 13 будет иметь отрицательную полярность к через диод 16 на вход узла 10 поступит паразитный импульс, блокирующ,ий управляющие сигналы транзисторов 1, 4. При этом возникает неустойчивый режи.м, нарущающий нормальную работу конвертора. Следовательно, введение в двухобмоточный дроссель дополнительной рабочей обмотки позволяет в мостовом стабилизированном конверторе с автоматическим предотвращением сквозных токов обеспечить снижение мгновенных потерь и увеличение надежности устройства при помощи двух-трех обмоточных дросселей включением рабочих обмоток каждого дросселя в коллекторные цепи транзисторов противоположных плеч моста. Формула изобретения Стабилизированный конвертор, содержащий транзисторный мост, одна диагональ которого подключена к входным выводам и защунтирована емкостным делителем, а другая диагональ подсоединена к первичной обмотке выходного трансформатора и к двум последовательно соединенным первичным обмоткам дополнительных трансформаторов, общая точка которых присоединена к средней точке емкостного делителя, крайние выводы вторичных обмоток объединены через диоды и гюдсоединены к блоку управления, управляющие выводы которого подключены к управляющим входам транзисторов, а средние выводы объединены и подсоединены к входном - выходному выводу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, в коллекторные цепи TpaHSHCTijpoB включены два дросселя, имеющие по две рабочие обмотки и одну обмотку разряда, причем рабочие обмотки каждого дросселя включены соответственно в противоположные плечи транзисторного моста, а обмотк; разряда соединены последовательно встречно друг с другом и их общая точка подсоединена к одному из входных выводов дополнительного 1.С-фильтра, второй входной вывод которого соединен через диоды с крайяи.ми точка.ми упомянутых обмоток, а выход подключен к выходу устройства и 6,юку управ.ения, кроме того, первичная обмотка выходного трансформатора защунтирована конденсатором. Источники, информации, прн1:ят1 1е во внимание при экспертизе 1..Лвторское сви.детельство СССР по заявке :« 2516168/24-07, кл. Н 02 М 7/537, 24.02.78, 2.Авторское свидетельство СССР Ле 594567,кл. Ы 02 М 7/537, 1978.