Регулируемый конвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в автономных системах электропитания аппаратуры связи и автоматики. По основному авт. св. СССР № известен регулируемый конвер; тор,содержащий транзисторные инвертор ныекаскады с выходным трансформаторо вторичная обмотка которого через выпрямитель и ЬСД-фильтр подсоединена к выходным выводам, которые свя заны с транзисторами инверторного каскада, конвертор снабжен дополнительными транзисторами, базы и эмиттеры которых объединены соответственно между собой и подключены через первую RC-цепочку к обмотке дополнительного трансформатора, другая об мотка которого подсоединена кширотно-импульсному модулятору, третья обмотка через резистор подсоединена к дросселю ЬСД-фильтра, причем эмиттеры дополнительных транзисторов через вторую КОцепочку подсоединены К транзистору инверторного каскада, коллекторы 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 через резистор с базой другого дополнительного транзистора to Недостатком данного конвертора является низкая стабильность выходного напряжения при малых токах нагрузки (менее 0,1-0,2 J), где J,номинальный ток нагрузки. При указанных нагрузках имеет место значительное повышение (порядка на 30%)- . выходного напряжения выше нормированного уровня. Это объясняется тем,что при малых токах нагрузки энергии, накопленной в дросселе ЬСД-фильтра, недостаточно для того, чтобы поддержать непрерывный ток и вместе с этим обеспечить напряжение отрицательной полярности на своей обмртке в течение времени, необходимом д формирования паузы.По этой причине длительность паузы становится меньше длительности, задаваемой цепью о ратной схемы управления конвертора, в результате чего возрастает коэффициент заполнения широтно-импульсного модулятора конвертора и выходное напряжение повышается выше нормированного уровня. Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения. Для достижения поставленной цели в регулируемый конвертор введен транзисторный ключ, подключенный па раллельно входу ЬСД-фильтра, а дополнительный трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, причем выводы этой обмотки подсоединены к управляющему переходу упомянутого транзисторного ключа. На чертеже представлена принципи альная схема регулируемого конверто ра. Конвертор содержит силовой 1 и вспомогательный 2 усилительные тран зисторные каскады, включенные в пер вичные полуобмотки .3 и t выходного трансформатора 5. Вторичная обмотка 6 выходного трансформатора 5 наг ружена на однополупериодный выпрями тель 7 и ЬСД-фильтр 8 с дросселем 9 Одна из обмоток 10 дополнительного трансформатора 11 через узел 12 сра нения подсоединена к выходным выводам. Другая обмотка 13 Дополнительного трансформатора 11 своими конца через резистор 1 подсоединена к концам дросселя 9. Третья обмотка 15 дополнительного трансформатора 11 через первую RC-цепочку 16 подключена к параллельно соединенным входам первого 17 и второго 18 дополнительных транзисторов, эмиттеры которых через вторую RC-цепочку 19 подсоединены ко входу транзисторног инверторного каскада 1, коллекторы этих транзисторов соединены между собой через диод 20 и вспомогательную обмотку 21 выходного трансформа тора 5, а коллектор первого дополнительного транзистора 1 соединен через третью RC-цепочку 22 с входны выводом, который связан через цепь запуска 23 с базой второго дополнительного транзистора 18. Транзистор ный ключ 2k подключен параллельно входу ЬСД-фильтра, а его управляющий переход подсоединен к концам дополнительной обмотки 25 дополнительного трансформатора 11. Конвертор работает следующим образом. Транзисторный инверторный каскад 1 обеспечивает рабочий ход, при котором энергия от входных выводов передается через полуобмотку 3 выходного трансформатора 5, вторичную обмотку 6, выпрямитель 7 и ЬСД-фильтр 8 на выход конвертора. Вспомогательный транзисторный каскад 2 подключает к входному источнику первичную полуобмотку Ц выходного трансформатора 5 и обеспечивает обратное перемагничивание трансформатора 5 при.запертом от внешнего сигнала силовом транзисторе 1, причем время обратного перемагничивания трансформатора 5 меньше времени запертого состояния силового транзистора 1 . Запуск конвертора осуществляется путем подачи входного напряжения и при помощи цепи запуска 23, выполненной, например, из последовательно соединенных кнопки и резистора. При запуске подается запирающий сигнал на второй дополнительный транзистор 18 и отпирающий сигнал на первый дополнительный транзистор 17, который подает через переход эмиттер-коллектор, вторую 19 и третью 22 RC-цепочки отпирающий сигнал на базу транзисторного инверторного каскада Т. Дальнейшее удержание транзисторов 1 и 17 в открытом состоянии обеспечивается за счет положительной обратной связи через выходной трансформатор 5 выпрямитель 7, дроссель 9 дополнительный трансформатор 11 и первую RC-цепочку 6. Причем базовый токтранзисторного каскада 1 поступает от дополнительной обмотки 21 выходного трансформатора 5 через диод 20. Процесс переключения транзисторного каскада 1 происходит следующим образом. Напряжение положительной поЛярности с дросселя 9, имеющее прямоугольную форму, подается через резистор 1A на обмотку 13 дополнительного трансформатора 11. Дополнительный трансформатор 11 перемагничивается в прямом направлении и задает временной интервал рабочего хода импульсом управления, формируемом на его обмотке 15. При насыщении сердечника дополнительного трансформатора 11 подает

до нуля напряжение на его обмотке 15 и конденсатор первой RC-цепоцки 1б реверсирует ток на параллельных входах дополнительных транзисторов 17 и 18, осуществляя их активное переключение. Одновременно обрывается первым дополнительным транзистором 17 прямой базовый ток транзисторного каскада 1, подаваемый от дополнительной обмотки 21 выходного трансформатора 5 через диод 20. Транзисторный каскад 1 отключается и заканчивается рабочий ход. При его отключении конденсатор второй 19 RC-цепочки через открытый второй дополнительный транзистор 18 способствует рассасыванию избыточного заряда в базе транзисторного каскада 1, что обеспечивает улучшение формировки отключения и уменьшение динамических потерь мощности в транзисторном каскаде.

При отключении транзисторного каскада 1 полярность напря хения на обмотке дросселя 9 становится отрицательной. Напряжение отрицательной полярности поддерживается на обмотке дросселя 9 в течение паузы как в случае, когда энергия, накопленной дросселем во гремя рабочего хода, достаточно для того, чтобы поддержать непрерывным ток в своей обмотке, так и в случае (малые токи нагрузки вплоть до нуля), когда энергии, накопленной дросселем 9 во время рабочего хода, недостаточно, чтобы поддержать ток непрерывным в своей обмотке в течение паузы. В первом случае дроссель 9 разряжается через диод на конденсатор ЬСД-фильтра, при этом транзисторный ключ 2k зашунтирован диодом ЬСД-фильтра и в работе участия не принимает.Во втором случае ток через обмотку дросселя 9 во время паузы поддерживается за счет энергии конденсатора ЬСД-фильтра, который частично разряжается через транзисторный ключ 2k, который в это время открыт за счет положительной обратной связи от обмотки дросселя 9 через дополнительную обмотку 25 дополнительного трансформатора 11.

При изменении полярности на обмотке дросселя 9 на отрицательную меняется также полярность напряжения на обмотке 15 дополнительного трансформатора 11. Этим напряжением первый дополнительный транзистор 17

удерживается в закрытом состоянии, второй дополнительный транзистор 18 в ОТКРЫТОМ состоянии и поэтому транзистор 1 закрыт, т.е. в работе схемы 5 наступила пауза. Длительность паузы определяется временем обратного перемагничивания сердечника дополнительного трансформатора 11, которое осуществляется напряжением отрицательной полярности дросселя 9. Окончание паузы происходит при насыщении сердечника дополнительного трансформатора 11, при этом подает до нуля . напряжение на его обмотке 15 и конденсатор первой t6 PC-цепочки обеспечивает реверс базовых токов транзисторов 17 и 18. При этом через вторую 19 и третью РС-цеггачки дается начальный бросок базового тока транзистора 1 от источника питания Е, а удержание транзисторов 1, 17 и 18 в соответствующем состоянии производится по цепи положительной обратной связи, как это описано выше.

5 Стабилизация выходного напряжения осуществляется автоматически посредством изменения временного интервала паузы, которая зависит от тока подмагнич 4вания обмотки 10 дополнительного трансформатора 11, задаваемого узлом 12 сравнения выполненного, например, на опорном элементе, усилителе постоянного тока (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

Q в интервале рабочего хода, а работает на линейном участке.

Таким образом, обеспечивается стабильность выходного напряжения на выходе конвертора (в нормированных пределах) при широком диапазоне изменения тока нагрузки вплоть до холостого хода.

Формула изобретения

Регулируемый конвертор по авт.ев N , отл.ичающ и и с я тем, что, с целью повышения стабиль ности выходного напряжения, в него введен транзисторный ключ, подключенный параллельно входу ЬСД-фильтра, а дополнительный трансформатор