Регулируемый конвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M3/335 

С 54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ КОНВЕРТОР

1

Изобретени.е относится к элктротехнике и может найти применение в автономных системах электропитания аппаратуры связи и автоматики.

По основному авт.св. № 714588 известен регулируемый конвертор, содержащий транзисторные инверторные каскады, выходной трансформатор с обмотками, выпрямитель,LCD-фильтр, модулятор ширины импульсов, дополнительные транзисторы, диод, резисторв и RC-цепочки 1 .

Недостатком этого конвертора является узкий диапазон регулирования выходного напряжения, обусловленный низкой глубиной модуляции (коэффициент заполнения) , которую может обеспечить- модулятор ширины импульсов, выполненный на дополнительном трансформаторе. Максимальный коэффициент заполнения не может превышать 0,5, так как начальная его установка производится при симметричной форме импульсов, поступающих на одну из обмоток дополнительного трансформтора и начальном подмагничивании другой его обмотки от усилителя постоянного тока (УПТ) при выборе его рабочей точки. Увеличение тока под магничивания указанной обмотки способствует увеличению паузы или уменьшению коэффициента заполнения.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования напряжения посредством увеличения глубины модуляции.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом конверторе, содержащем подсоединенные к входным выводам транзисторные инверторные каскады с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и LCD-фильтр подсоединена к выходным выводам, которые через широтно-импульсн лй модулятор связаны с транзисторами иянерторного каскада, снабженным дополнительными транзисторами, базы и эмиттеры которых объединены соответственно между собой и подключены через первую RCцепочку к обмотке дополнительного трансформатора, другая обмотка которого подсоединена к широтно-импульсному модулятору, третья обмотка через резистор подсоединена к дросселю LCD-фильтра, причем эмиттеры дополнительных транзисторов через вторую RC-цепочку подсоединены к транзистору инверторного каскада, коллекторы

0 этих транзисторов подсоединены через диод к дополнительной обмотке выходного трансформатора, а коллектор одного из этих транзисторов соединен через третью RC-цепочку с входным выводом, который связан чере резистор с базой другого дополнительного транзистора, третья обмотка дополнительного трансформатора выполнена с отводом, который через дополнительный диод, включенный в обратном направлении, соединен с общей точкой конденсатора и дросселя LCD- фильтра, причем эта точка соединена с соответствующим концом третьей обмотки через вспомогательный транзистор, база которого через дополнительный резистор соединена с общей точкой диода и дросселя LСО-фильтра На чертеже представлена принципиальная схема регулируемого конвертора.

Конвертор содержит силовой 1 и вспомогательный 2 усилительные транзисторные каскады, включенные в первичные полуобмотки 3 и 4 выходного трансформатора 5. Вторичная обмотка 6 выходного трансформатора 5 нагружена на однополупериодный выпрямитель 7 и LCD-фильтр 8 с дросселем 9 Одна из обмоток 10 дополнительного трансформатора 11 через узел 12 сравнения подсоединена к выходным выводам. Другая обмотка 13 дополнительного трансформатора 11 одним концом через резистор 14 подсоединена к первому концу дросселя 9, вторым концом через дополнительно введенный транзистор 15 ко второму конЦУ дросселя 9, база транзистора 15 подсоединена через ограничивающий резистор 16 к первому концу дроссел 9, а второй конец дросселя 9 подсоединен через дополнительно введенный диод 17 к отводу обмотки 13 дополнительного трансформатора 11. Третья обмотка 18 дополнительного транформатора 11 через первую RC-цепочк 19 подключена к параллельно соединенным входам первого 20 и второго 21 дополнительных транзисторов, эмитеры которых через -вторую RC-цепочку 22 подсоединены ко входу транзисторного инверторного каскада 1, коллекторы этих транзисторов соединены между собой через диод 23 и вспомогательную обмотку 24 выходного транформатора 5, а коллектор первого дополнительного транзистора 20 соединен через третью RC-цепочку 25 с входным выводом, который связан через цепь 26 запуска с базой второго дополнительного транзистора 21,

Конвертор работает следующим образом.

Транзис орный инверторный каскад 1 обеспечивает рабочий ход, при котором энергия от входньис выводов передается через полуообмотку 3 выходного трансформатора 5, вторичную

обмотку 6, выпрямитель 7 и LCDфильтр 8 на выход конвертора. Вспомогательный транзисторный каскад 2 подключает к входному источнику первичную полуообмотку 4 выходного f трансформатора 5 и обеспечивает обратное перемегничивание трансформатора 5 при запертом от внешнего сигнала силовом транзисторе 1, причем время обратного перемагничивания

Q трансформатора 5 меньше времени запертого состояния силового транзистора 1.

Запуск конвертора осуществляется путем подачи входного напряжения и при помощи цепи 26 запуска, выпол5 венной, например из последовательно соединенных кнопки и резистора. При запуске подается запирающий сигнал на второй дополнительный транзистор 21 и отпирающий сигнал на первый дополнительный транзистор 20, который подает через переход эмиттер-коллектор, вторую 22 и третью 25 RC-цепочки отпирающий сигнал на базу транзисторного инверторного каскада 1.

5 Дальнейшее удержание транзисторов 20 и 1 в открытом состоянии обеспечивается за счет положительной обратной связи через выходной трансформатор 5, выпрямитель 7, дроссель 9, дополнительный трансформатор 11 и первую RC-цепочку 19. Причем базовый ток транзисторного каскада 1 поступает от дополнительной обмотки 24 выходного трансформатора 5 через диод 23.

Процесс переключения транзисторного каскада 1 происходит следующим образом.

Напряжение с дросселя 9, имеющее прямоугольную форму, подается через резистор 14 и дополнительный транзистор 1.5, открываемый при этом сме.щением через ограничивающий резистор 16, на обмотку 13 дополнительного трансформатора 11. Дополнительный трансформатор 11 перемагничивается

5 в прямом направлении и задает временной интервал рабочего хода импульсом управления, формируемым на его обмотке 18. При насьпцении сердечника дополнительного трансформатора 11

0 падает до нуля напряжение на его

обмотке 18 и конденсатор первой RCцепочки реверсирует ток на параллельных входах дополнительных транзисторов 20 и 21, осуществляя их активное переключение. Одновременно обрывается первым дополнительным транзистором 20 прямой базовый ток транзисторного каскада 1, подаваемый от дополнительной обмотки 24 выходного трансформатора 5 через диод 23. Транзисторный

0 каскад 1 отключается и заканчивается рабочий ход. При его отключении конденсатор второй RC-цепочки 22 через открытый второй дополнительный транзистор 21 способствует рассасыванию

5 избыточного заряда в базе транзисторного каскада 1, что обеспечивает улучшение форсировки отключения и уменьшение динамических потерь мощности в транзисторном каскаде.

При отключении транзисторного каскада 1 меняется полярность напряжения на дросселе 9 и вместе с этим меняется полярность напряжения на обмотке 18 дополнительного трансформатора 11. Этим напряжением первый дополнительный транзистор 20 удерживается в закрытом состоянии, второй дополнительный транзистор 21 в открытом состоянии, и поэтому транзистор 1 закрыт, т.е. в работе схемы наступает пауза. Длительность паузы определяется временем обратного пер.емегничивания сердечника дополнительного трансформатора 11, которое осуществляется напряжением дросселя 9 по контуру от одного его конца через дополнительный диод 17, часть обмотки 13, резистор 14 к другому концу дросселя 9 (транзистор 15 при этом закрыт напряжением дросселя 9). Перемегничивание сердечника трансформатора 11 в прямом направлении по контуру с использованием всей обмотки 13 этого трансформатора, а в обратном направлении с использованием части витков обмотки 13 позволяет уменьшить длительность паузы и вместе с этим увеличить коэффициент заполнения (глубину модуляции). Коэффициент заполнения с учетом выбора рабочей точки УПТ узла сравнения может быть практически расширен до величины 0,65, которую позволяет реально осуществить силовая часть cxevBii.

Окончание паузы происходит при насыщении сердечника дополнительного трансформатора 11, при этом падает до .нуля напряжение на его обмотке

18и конденсатор первой RC-цепочки

19обеспечивает реверс базовых токов

транзисторов 20 и 21. При этом через вторую 22 и третью 25 RC-цепочки дается начальный бросок базового тока транзистора 1 от источника питания Е, а удержание транзисторов 1,20, 21 в соответствующем состоянии производится по указанной цепи положительной обратной связи.Регулирование осуществляется посредством изменения временного интервала паузы, который зависит от тока подмагничивания обмотки 10 дополнительного трансформатора 11, задаваемого узлом 12 сравнения, выполненного, например на опорном элементе УПТ и делителе напряжения, при этом

при увеличении тока подмагничивания увеличивается пауза и, следовательно, коэффициент заполнения уменьшается.

.Временные интервалы выбраны так,

что выходной трансформатор 5 не насыщается в интервале рабочего хода, а работает на линейном участке.

Формула изобретения

Регулируе1 ый конвертор по атв.св. № 714588, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования напряжения, третья обмотка дополнительного трансформатора выполнена с отводом, который через дополнительный диод, включенный в обратном направлении, соединен с общей точкой конденсатора и дросселя LCD-Фильтра, причем эта точка соединена с соответствую-

цщм концом третьей обмотки через вспомогательный транзистор, база которого через дополнительный резистор соединена с общей точкой диода и дросселем LCD-фильтра.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 714588, кл. Н 02 М 3/335, 1977.