Стабилизированный преобразовательНАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

дополнительных обмоток трансформатора узла коммутации.

Принцип действия такого устройства состоит в том, что в нем сигнал управления на дополнительные силовые ключи подается только на время, когда закрыты оба основных ключа, а на период времени, когда один из основных ключей открыт, сигнал управления снимается 2.

Это позволяет более рационально управлять дополнительными ключами, однако и в этом случае цепи управления дополнительных ключей потребляют мощность, значительно большую минимально необходимой.

Эти дополнительные потери мощности обьясняются тем, что в устройстве осуществляется постоянная подача отрицательного (запирающего) напряжения смещения дополнительных ключей от источника питания, тогда как в соответствии с принципом действия устройств, это необходимо осуществлять только в течение одного из полупериодов для каждото из дополнительных ключей; для включения дополнительных ключей необходимо обеспечить ток управления, превышающий минимально необходимую величину на величину тока, создаваемого цепями отрицательного смещения; при расчетной величине тока управления включение дополнительных ключей производится от источника, величина напряжения которого равна сумме напряжений, создаваемых обмоткой сглаживающего дросселя и одной из дополнительных обмоток трансформатора, т. е. от источника с большим напряжением (напряжение, создаваемое обмоткой дросселя, не может произвольно выбираться, а зависит только от режим.а работы преобразователя и, как правило, примерно равно минимально возможной величине источника питания).

Цель изобретения - повышение КПД преобразователя путем исключения дополнительных потерь.

Поставленная цель достигается тем, что сглажив ающий дроссель выполнен с дополнительной обмоткой управления, выводы которой соединены через резистор с управляющим переходом транзистора, введенного в узел коммутации, силовая цепь которого включена между средней точкой первой дополнительной обмотки трансформатора и средней точкой Второй дополнительной обмотки, соединенной с эмиттерами дополнительных силовых ключей, причем крайние выводы дополнительных обмоток трансформатора соединены соответственно друг с другом через вентили, включенные последовательно.

Такое исполнение узла автоматической коммутации позволяет управлять дополнительными силовыми ключами с помощью напряжений, величина которых может быть выбрана минимально возможной, т. е. обеспечить оптимальный режим управления с минимальными потерями.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Преобразователь содержит источник 1 питания, сглаживающий дроссель 2 с дополнительной обмоткой управления, основная обмотка которого включена между одним из полюсов источника питания и средней точкой первичной обмотки силового трансформатора 3, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке 4. Трансформатор содержит также дополнительные секционированные обмотки 5 и 6. Основные силовые ключи 7 и 8, входные- цепи которых подключены к выходу схемы управления 9, соединяют крайние выводы первичной обмотки трансформатора с одним из полюсов источника питания, .а дополнительные силовые ключи 10 и 11, входные цепи которых подключены к выходу узла автомати11еской коммутации 12, соединяют крайние выводы первичной обмотки трансформатора с другим полюсом источника питания,

щунтируя сглаживающий дроссель вместе с каждой из секций первичной обмотки трансформатора. Диоды 13 и 14 предохраняют ключи 10 и 11 от обратного напряжения. В устройстве в качестве ключей 7, 8,

5 10 и И использованы транзисторы. Узел автоматической коммутации содержит транзистор 15, вход которого подключен .к дополнительной обмотке управления сглаживающего дросселя 2, а переход коллекторэмиттер соединяет средний вывод дополнительной обмотки 6 трансформатора со средним выводом дополнительной обмотки 6 трансформатора и с общей точкой дополнительных ключей 10 и 11. Крайние выводы каждой из обмоток 5 и 6 через вентили 16 и 17, 18 и 19 подключены к базовым выводам ключей 10 и 11, причем аноды вентилей 16 и 17 соединены с катодами вентилей 18 и 19.

Рассмотрим работу устройства в течение Q одного из полупериодов генерируемого напряжения, являющегося, например, рабочим для ключей 7 и 10 (в течение всего этого полупериода ключи 8 и 11 выключены). Схема управления 9 обеспечивает открытое состояние транзистора 7 и, в течение 5 части этого полупериода, и его закрытое состояние - в течение оставшейся части полупериода. Когда транзистор 7 открыт, дроссель 2 накапливает энергию. Когда транзистор 7 закрывается, узел коммутации 12 обеспечивает автоматическое включение транзистора 10, напряжение на дросселе изменяет знаки и он отдает свою энергию в нагрузку через трансформатор 3 по цепи: первичная обмотка трансформатора 3 - диод 13 - открытый транзистор 10. 5 При этом на обмотках трансформатора 3 генерируется прямоугольное напряжение со стабильной амплитудной и скважностью единица, причем величина амплитуды этого напряжения определяется скважностью следования управляющих импульсов схемы управления 9. Процессы, происходящие в другой полупериод генерируемого напряжения, будут аналогичными, с той лишь разницей, что этот полупериод будет рабочим для транзисторов 8 и 11, а транзисторы 7 и 10 будет закрыты в течение всего этого полупериода.

Рассмотрим работу узла автоматической коммутации 12..

Направление намотки дополнительных обмоток 5 и 6 таково, что, когда транзистор 7 открыт, диоды 17 и 18 закрыты обратным напряжением обмоток 5 и 6, диод 16 открыт, и напряжением обмотки 5 транзистор 11 выключается на весь рассматриваемый полупериод; диод 19 открыт, но включающий сигнал не поступает на базу транзистора 10, так как транзистор 15 закрыт напряжением дополнительной обмотки управления дросселя 2. При этом диод 13 также .закрыт обратным напряжением источника .,1 питания, напряжение на переход коллектор-эмиттер транзистора 10 не поступает, и поэтому нет необходимости в подаче запирающего напряжения смещения на базу этого транзистора. Когда же транзистор 7 закрывается, а напряжение на обмотках дросселя 2 изменяет знак, напряжение дополнительной обмотки управления этого дросселя открывает транзистор 15, и на базу транзистора 10 от обмотки 6 через открытый диод 19 поступает сигнал управления, включающий этот транзистор (при этом дроссель 2 начинает отдавать запасенную энергию в нагрузку),

В следующий полупериод работы преобразователя узел автоматической коммутации работает аналогично по отношению к транзистору 11.

Для исключения режима «с оторванной базой при переходных процессах (в Моменты переключений) управляющие переходы транзисторов 10 и 11 могут быть зашунтированы резисторами.

В качестве силовых ключей могут быть использованы также тиристоры.

В устройстве повышение КПД обеспечивается путем исключения подачи постоянного отрицательного смещения в управляющие цепи дополнительных ключей от источника питания и путем обеспечения подачи «включающих импульсов в управляющие цепи этих ключей от источника с минимальным напряжением.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий два силовых транзистора, коллекторы которых соединены с концами первичной обмотки выходного трансформатора, выполненной в циде двух

ci-кций, общая точка которых подключена к одному из выводов сглаживающего дросселя, второй вывод которого соединен с одним из входных выводов и общей точкой двух дополнительных силовых ключей, силовьге электроды которых соединены через диоды с коллекторами упомянутых силовых транзисторов, а управляющие .электроды - через вентили с одним из крайних выводов дополнительных обмоток трансформатора узла коммутации, отличающийся тем, что,

с целью повышения КПД, сглаживающий дроссель выполнен с дополнительной обмоткой управления,, выводы которой соединены через резистор с упомянутым переходом транзистора, введенного в узел коммутации, силовая цепь которого включена между средней точкой первой дополнительной обмотки трансформатора и средней точкой второй дополнительной обмотки, соединенной с эмиттерами дополнительных силовых ключей, причем крайние выводы дополнительных обмоток соединены соответственно друг с другом через вентили, включенные последовательно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2688405/24-07, 24.11.78.

2.Авторское свидетельство СССР № 612366, кл. Н 02 М 7/537, 1976.