Конвертор Советский патент 1981 года по МПК H02M3/335 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известно устройство, содержгицее двухтактный возбудитель и. трансформаторный выходной каскад, где в цепь питания включен линейный дроссель. При насыщении силового трансформатора входное напряжение прикладывается к дросселю, тем самым уменьшается перегрузка транзисторов выходного каскада. Величина приращения тока коллектора, когда силовой трансформатор насыщен, обратно пропорциональна индуктивности дросселя ипрямо пропорциональна времени.действия перегрузки fl.

Однако магнитная проницаемость материалов, используемых для сердечник в линейных дросселей, мала, поэтому габариты дросселя в устройстве соизмеримы с габаритами -силового трансформатора. Кроме того, наличие линейного дросселя в цепи питания выходного каскада конвертора увеличивает динамическую нестабильность выходного напряжения устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является конвертор, который содержит задающий генератор ,широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности, нелинейный дроссель, первичная обмотка которого включена в цепь питания конвертора., а вторичная - в его выходную цепь 23.

Недостаток известного устройства отсутствие обратной связи по насыщению силового трансформатора, что

10 приводит к завышенным масСе и габаритам .нелинейного дросселя, уменьшает КПД конвертора.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства, повышение

15 КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в конвертор, содержащий задающий генератор, широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности на силовых

20 транзисторах с выходным трансформатором, средняя точка первичной обмотки которого соединена через первичную обмотку нелинейного дросселя с вход- .. ным выводом, который через диод и

25 вторичную обмотку указанного дросселя связан с общим выводом, а третья обмотка дросселя включена между выходным выпрямителем и фильтром, введены CDR-дифференцирующая цепочка, подключенная к дополнительной обмотке трансформатора задающего генератора, резистивный делитель напряжения, установленный на выходе однополупериодного выпрямителя, подключенного ко вторичной обмотке указанного дросселя, RS-триггер и ключевой элемент, выход которого подключен к одному из входов широтно-импульсного модулятора, а вход к С-выхОду триггера, h-вход которого подключен к выходу CDR-цепочки, а S-вход к средней точке упомянутого делителя.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 .- кривая намагничивания выходного трансформатора .

Конвертор содержит задающий генератор 1, широтно-импульсный модулятор 2 с компаратором 3 и выходным транзистором 4, усилитель мощности на силовых транзисторах 5 и 6 с выходным трансформатором 7, средняя точка первичной обмотки 8 которого соединена через первичную обмотку 9 нелинейного дросселя 10 с входным выводом 11, который через диод 12 и вторичную обмотку 13 дросселя связан с общим выводом 14, третья обмотка .15 дросселя включена между выходным выпрямителем 16 и фильтром 17, CDR-дифференцирующую цепочку 18, 19 и 20, которая подключена по входу к дополнительной обмотке 21 трансформатора задающего генератора, а по выходу к К-входу триггера 22, С-выход которого через ключевой элемент 23 и 24 связан с широтно-импульсньм модулятором, S-вход триггера подключен к средней точке резистивного делителя 25, установленного на выходе однополупериодного выпрямителя 26, подключенного ко вторичной обмотке .13 дросселя 10.

Конвертор работает следующим образом.

При насыщении силового трансформатора выполняется неравенство J W 2r Д J-f первично полуобмотки, силового трансформатора 7; J 2. ток его вторичной обмотки, W и W2. - количество витков обмоток 9 и 15 нелинейного дросселя 10.

При этом рабочая точка дросселя выходит на вертикальный участок характеристики б,-б (фиг. 2) .Напряжение на обмотке резко увеличивается, напряжение на полуобмотке силового траформатора уменьшается, тем самым прсу;есс насыщения силового трансформатора прекращается.

Время действия перегрузки силовы транзисторов (силовой трансформатор насыщен) определяется разностью вол секундных интегралов напряжений,приТ1адываемых в сменные полупериоды к полуобмоткам силового трансформатор Насыщение силового трансформатора мжет быть вызвано различными причинами: несимметрией управляющего напряжения, неодинаковым сопротивлением полуобмоток трансформатора, неидентичностью параметров силовых транзисторов.

Количество витков обмотки 9 и сечение магнитопровода нелинейного дросселя 10 определяется как

Untu

W,

И 2855

где и - напряжение питания выходного каскада;

t т время действия перегрузкиJ BC - индукция насыщения материала магнитопровода нелинейного дросселя;

S - сечение магнитопровода дросселя.

Отсюда видно, что вес и габариты нелинейного дросселя пропорциональны времени действия перегрузки.

При насыщении выходного трансформатора 7 импульс отрицательной полярности с обмотки 13 через диод 26 и резистивный делитель 25 подается на S-вход триггера 22 и устанавливает его в состояние 1, при этом включается ключевой транзистор 24 и запирается транзистор 4 до начала еле-, дующего полупериода напряжения задающего генератора, т.е. транзисторы силового каскада выключаются. В начале полупериода напряжения задающего генератора импульс отрицательной полярности с дифференцирующей цепочки, состоящей из конденсатора 18, диода моста 19 и резистора 20, подается на другой вход триггера 22 и устанавливает его в состояние О, тем самым разрешается прохождение сигнала управления на силовые транзисторы 5 и 6. Подсоединение обмотки 13 к источнику питания через диод 12 ограничивает скорость перемагничивания дросселя 10 из точки -б на прямую а,У (фиг. 2), и тем самым уменьшаются потери на перемагничивание дросселя, а также ограничивается выброс напряжения на входе силового каскада инвертора.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить время действия перегрузки до величины, равной времени запирания силового транзистора, что уменшает потери в транзисторах, вес и габариты нелинейного дросселя и повы-|шает КПД устройства.

Формула изобретения

Конвертор, содержащий задающий, генератор, широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности на силовых транзисторах, с выходным трансформат6,ром, средняя точка первичной 067 мотки которого соединена через первичную обмотку нелинейного дросселя с входным выводом, который через

диод и вторичную обмотку указанного дросселя связан с общим выводом/ а третья обмотка дросселя включена между выходным выпрямителем и фильтром, отличающийся тем, что,с целью повышения КПД, уменьшения массы и габаритов, введены CDR-дифферендирующая цепочка, подключенная к до.полнительной обмотке тррансформатора задаквдего генератора, резистивный делитель напряжения, установленный, на выходе однополупериодного выпрямителя, подключенного ко вторичной обмотке указанного дросселя, RS-триггер и ключевой элемент выход которого подключен к одному из входов широтио-импульс ного модулятора, а вход к С-выходу триггера, R-вход которого .подключен к выходу :СОК-цепочки, а S-вход к средней точке упомянутотО делителя .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 355718, кл. Н 02 М 7/537, 1972.

0

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 1790338/24-07, 30.05.78.