Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в переменное Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 G05F1/64 

1

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

. Известны стабилизированные преобразователи, содержащие магнитно-транзисторный генератор стабильной частоты, трансформатор которого связан с усилителем мощности, причем входы транзисторов последнего связаны также с коммутирующим магнитным элементом 1, 2 и 3.

Недостатком устройства 1 является низкий КПД за счет наличия в силовой цепи большого количества полупроводниковых элементов.

Недостатком устройства 2 являются повышенные габариты за счет наличия 4-х силовых транзисторов, кроме того для запуска схемы необходимо вводить дополнительные цепи смещения.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь, который содержит задающий генератор с выходным трансформатор.ом и усилитель мощности С-силовым трансформатором и коммутирующим магнитным элементом, соединенным первой парой выВОДОВ через разделительные диоды с базами транзисторов усилителя мощности, входы которых через согласующие цепи соединены со вторичными обмотками выходного трансформатора задающего генератора, коммутирующий дроссель, входят прямые падения на элементах схемы, имеющих технологический разброс параметров 3.

Однако во время паузы в выходном напряжении потребление мощности от задающего генератора увеличивается, что приводит к уменьшению КПД и увеличению габаритов задающего генератора. Кроме того, схема не защищена от коротких замыканий в нагрузке, при которых, без принятия специальных мер, выходят из строя силовые транзисторы преобразователя.

Цель изобретения - повышение КПД, уменьшение габаритов и расщирение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен дополнительными обмотками, подключенными через введенные первые резисторы к входам силовых транзисторов, коммутирующий магнитный элемент снабжен второй парой выводов, соединенной с дополнительными обмотками силового трансформатора, а каждая указанная согласующая цепь состоит из последовательно включенного второго резистора и конденсатора, зашунтированных выключающим диодом. Кроме того, коммутирующий магнитный элемент выполнен в виде двухобмоточного дросселя, причем начало первой и конец второй обмотки подключены к первой паре выводов, конец первой и начало второй обмотки - к второй паре выводов коммутирующего магнитного элемента, первая лара выводов которого соединена через введенный третий резистор. Двухобмоточный дроссель снабжен управляющей обмоткой, подключенной через выпрямитель к дополнительному введенному транзистору, вход которого соединен с выходом введенного блока управления, выполнен на базе широтно-импульсного модулятора. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вариант схемы устройства. Схема содержит задающий генератор на транзисторах 1,2 и трансформаторе 3, вторичные обмотки 4 которого через диоды 5, 6 и последовательно соединенные вторые резисторы 7, 8 и конденсаторы 9, 10 соединевы с входами силовых транзисторов 11 и 12 усилителя мощности, дополнительные обмотки трансформатора 13 которого через первые резисторы 14 и 15 связаны с входами силовых транзисторов, причем базы последних через разделительные диоды 16 и 17 соединены с коммутирующим магнитным элементом 18, между первичными обмотками которого включен резистор 19, а управляющая обмотка через выпрямитель 20 соединена с транзистором 21, входом связанного с блоком 22 управления коммутацией. Питание задающего генератора осуществляется через стабилизатор 23 напряжения. Устройство работает следующим обраЗадающий генератор вырабатывает импульсы прямоугольного напряжения стабильной частоты и амплитуды. От вторичных обмоток трансформатора 3 на входы силовых транзисторов поступают через дифференцирующие цепочки 7, 9 и 8, 10 короткие импульсы, которые при положительной полярности открывают один из силовых транзисторов 11 и 12. Поскольку трансформатор 13 снабжен обмотками положительной обратной связи, усилитель мощности возбуждается и открывщийся транзистор, например 11, поддерживается в насыщении напряжением дополнительной обмотки через резистор 14. При этом мощность от задающего генератора не потребляется до начала следующего полупериода. Возможны два режима работы схемы, при которых в качестве коммутирующего магнитного элемента 18 используется насыщающийся дроссель или коммутирующий трансформатор. Дроссель 18 перемагничивается суммарным напряжением обмоток положитель 1ой обратной связи трансформатора 13. По истечении времени, определяемого напряжением на обмотках 13 и параметрами дросселя 18, сердечник дросселя 18 насыщается и транзистор 11 форсированно запирается напряжением обмотки обратной связи через дноа 16. За счет ЭДС самоиндукции трансформатора 13 полярность на обмотках последнего изменяется на противоположную, однако транзистор 12 не открывается, поскольку потенциал его базы надежно поддерживается на отрицательном уровне напряжением базовой обмотки трансформатора 3 задающего генератора, приложенным через диод 6. Таким образом, во время паузы в выходном напряжении энергия на управление силовыми транзисторами не расходуется. В начале следующего полупериода транзистор 12 открывается выходным импульсом дифференцирующей цепочки 8, 10 и процесс повторяется. Поскольку относительное время открытого состояния силовых транзисторов находится в обратно-пропорциональной зависимости от входного напряжения стабилизированного преобразователя, среднее значение напряжения на выходе усилителя мощности стабилизировано относительно изменений входного напряжения. Во втором режиме работы, когда в качестве коммутирующего магнитного элемента используется трансформатор 18, момент запирания силового транзистора определяется состоянием ключа 21, входом связанного с блоком 22 управления коммутацией. Последний может быть использован для щиротно-импульсного компенсационного регулирования выходного напряжения (в этом случае ключ 21 открывается в каждом полупериоде) , в качестве исполнительного элемента различного вида защит, а также для дистанционного управления напряжением на выходеустройства. Кроме того, возможно совмещение указанных режимов. В этом случае в установивщемся режиме работы регулирование выходного напряжения осуществляется от блока 22, а при скачкообразных увеличениях входного напряжения ограничение длительности импульсов осуществляется за счет насыщения магнитопровода трансформатора 18, что позволяет уменьщить динамическую ощибку стабилизатора. Схема позволяет также организовать гарантированную паузу в выходном напряжении (выбором 4HCJja витков первичной обмоткн трансформатора 18) на время переходных процессов в блоке 22 управления коммутацией при включении, устройства, что исключает сквозные токи через силовые транзисторы. На фиг. 2 представлен вариант схемы, в которой эмиттеры силовых транзисторов не связаны друг с другом. В этом случае увеличивается число вторичных обмоток трансформаторов, работа схемы при этом не изменяется. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД за счет исключения затрат на управления во время паузы в выходном напряжении; уменьшить габариты за счет уменьшения выходной мощности задающего генератора; расширить функциональные возможности, а именно совмещение компенсационного и параметрического способов стабилизации и возможность безаварийной работы при коротком замыкании нагрузки. Формула изобретения 1. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий задающий генератор с выходным трансформатором и усилитель мощности с силовым трансформатором и коммутирующим магнитным элементом,соединенным первой парой выводов через разделительные диоды с базами транзисторов усилителя мощности, входы которых через согласующие цепи соединены с вторичными обмотками выходного трансформатора задающего генератора, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД, уменьщения габаритов и расширения функциональных возможностей, силовой трансформатор снабжен дополнительными обмотками, подключенными через введенные первые резисторы к входам силовых транзисторов, коммутирующий магнитный элемент снабжен второй парой выводов, соединенной с дополнительными обмотками, а каждая указанная согласующая цепь состоит из последовательно включенных второго резистора и конденсатора, зашунтированных выключающим диодом. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что коммутирующий магнитный элемент выполнен в виде двухобмоточного дросселя, причем начало первой и конец второй обмотки подключены к первой паре выводов, конец первой и начало второй обмотки - к второй паре выводов коммутирующего магнитного элемента, первая пара выводов которого соединена через введенный третий резистор. 3.Преобразователь по п. 2, отличающийся тем, что двухобмоточный дроссель снабжен управляющей обмоткой, подключенной через выпрямитель к дополнительному вновь введенному транзистору, вход которого соединен с выходом введенного блока управления. 4.Преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что указанный блок управления выполнен на базе широтно-импульсного модулятора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 163262, кл. Н 02 М 7/537, 1964. 2.Авторское свидетельство СССР № 154719, кл. Н 03 К 5/13, 1962. 3.Патент США № 3191115, кл. 321-45, 1965.

97

и.

п

-О

Ю 8

фиг.г

о+

3

зг

13

/3

Лго