Транзисторный конвертор

 

ТРАН;ЗИСТОРНЫЙ КОНВЕРТОР , содержащий управляемый транзиоторный инвертор с нулевым вьводом н подключенной к его выходу и снабженно экраном первичной обмоткой трансформа тора, ко вторичной обмот ке которого . подключён вход диодного выпрямителя, на выходе которого включен выходной фильтр, состоявши из дросселя с допопнительвой обмоткой, основная обмотка которого включена между выходными по пожительнымн выводами шлпрямителя и коЕвертора основного конденсатора, вкл ченоэго между выходными выводами ков вертора и демпфирующих конденсаторов, общий экран, входной фильтр в виде кони денсатора, включенного между входными выводами конвертора, отличающийся тэм, что, с целУо снижения высокочастотных несвмметрнчш 1х помех на входе и выходе конвертора и улучшения массо-габаритных показателей ко вертора, введены экраны транзисторов инвертора, соединенные с отрицательным входным выводом конвертора, экраны диодов выпрямителя, соединенные с отрицательным выводом выпрямителя, дополнительная обмотка дросселя выходного фильтра включена между отрицательными выходными выводами выпрямителя в KOI вертора согласно с основной обмоткой, один из демпфирующих конденсаторов включен между положительным выводом выпрямителя и отрицательным выходным выводом конвертора, другой демпфирующий конденсате включен между отрицательным выводом выпрямителя и положительным выходным выводом конверте ра, экран первичной охотки трансферматора соединен с отрицательным выводом конвертора, а общий экран изолирован от входных в выходных выводов конвертора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COLtHAËÈÑTИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} (11} 3(5}} Н 02 М 3/335

И

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 331 4-907/24 -07 (22) 10 .07.81 (46) 23.03.83. Бюл. % 11 (72) В. В.Авдеев, М.А.Грибалев, Т. Н; Лобанова, А. П. -Пакидов, E.Ã. Федорен+ ко и В.Л.Широков (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 621.314. 57 (088.8} (56} 1. Патент США % 396975, кп. Н 02 М 3/335, 1976

2. Патент СБА N 4041364, кл. Н 02 М 3/335, 1977. 3. Авторское свидетельство СССР ,% 811441, кл. Н 02 М 3/22; 1981. (54} (57) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КОНВЕРТОР, содержащий управляемый транзисторный инвертор с нулевым вь водом и подключенной к его выходу и снабженной экраном первичной обмоткой трансформатора, ко вторичной обмотке которого, подключен вход диодного выпрямителя, на выходе которого включен выходной фильтр, состоящий из дросселя с доцолнительной обмоткой, основная обмотка которого включена между выходными rrîложительными выводами выпрямителя и конвер ора основного конденсатора, включенного между выходными выводами конвертора и демпфирующих конденсаторов, общий экран, входной фильтр в виде коФденсатора, включенного между входными выводами конвертора, о т л и ч а югг(и и с я тзм, что, с целью-снижения выс(жочастотных неснмметричв}х помех на входе и выходе конвертора и улучшения массо-габаритных показателей конвертора, введены экраны транзисторов инвертора, соединенные с отрицательным входным выводом конвертора, экраны диодов выпрямителя, соединенные с отрипательным выводом выпрямителя, дополнительная обмотка дросселя выходного фильтра включена между отрицательными выходными выводами выпрямителя и конвертора согласно с основной обмоткой, один из демпфирующих конденсаторов включен между положительным выводом выпрямителя и отрицательным выходным выводом конвертора, другой демпфирующий конденсатор включен между отрицательным выводом выпрямителя и положительным выходным выводам конверто ра, экран первичной обмотки трансформатора соединен с отрицательным входным выводом конвертора, а общий экран изолирован от входных -и выходных выводов конвертора.

l. 1äá1166 2

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть исполь эовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах автоматики, вычиолитепьной техники, электропривода, радиоаппа ратострое ния.

Известен конвертор, состоящий из инвертора с нулевым выводом и подкюпоченной к его выходу первичной обмоткой 0 трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен вход диодного выпрямителя, на выходе которого включен фильтр, общего экрана, подключенного к одному из входных вь1водов конвертора, экраны обмоток трансформатора подключены к нулевому выводу инвертора и средней точке первичной обмотки (для первичной обмотки) и к подстроенным конденсаторам (дпя вторичной обмотки) l),>0

Недостатками устройства являются наличие на выходе конвертора высокочастотных помех других частот, чем те, которые устранены схемой, т.е. локальный характер подавления помех в трансформаторе, невозможность подавления несимметричной составляющей высокочастотной помехи, обусловленной трансформаторными ЭДС, наведенными между общим экраном конвертора и его выводами, а также увеличенные установленная мощность и габариты трансформатора и„ как следствие, масса и габариты конвертора.

Известен конвертор, состоящий из входного фильтра, входного выпрямителя, подключенного к выходу входного фильтра, инвертора, подключенного к выходу входного выпрямителя через контур постоянно40

ro тока, трансформатор, включенный на выходе инвертора, ко вторичной обмотке которого подключен выходной выпрямитель, к выходу которого подсоединен выходной фильтр конвертора. Для снижения уровня высокочастотных помех на выходе кон45 вертора в трансформаторе предусмотрены экраны первичной, вторичной обмоток и экран сердечника, а также общий экран конвертора, которые путем выбора специальных точек присоединения к ним позволяют сбалансировать напряжения по мех 12).

Недостатками устройства являются невозможность подавления несимметричной составляющей высокочастотной помехи 5> из и влияния на фильтрующие свойства элементов филь ров паразитных параметров элементов и конструкции конвертора, увеличенные масса и габариты транс -.-„: матора и конвертора в целом, а также сложность специального выбора точек присоединения к экранирующим поверхностям экранов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является высокочастотный конвертор, содержащий управляе мый транзисторный инвертор с нулевым выводом и подключенной к его выходу и снабженной экраном первичной обмоткой трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен диодный выпрямитель, к выходу которого подсоединен выходной фильтр, состоящий из дросселя с основной и дополнительной обмотками, основного и демпфирующего конденсаторов, причем основная обмотка включена между положительными выходными выводами выпрямителя и конвертора, основной конденсатор включен между выходными выводами конвертора и демпфирующих конденсаторов — между отпайками дополнительной обмотки дросселя и его выходным зажимом.

Конвертор содержит входной фильтр в виде конденсатора, включенного между вход| ными выводами конвертора, общий защитный экран, подключенный к отрицательному входному выводу конвертора. Экран первичной обмотки трансформатора подсоединен к положительному входному выводу конвертора Р 3 j.

Недостатками конвертора являются невозможность подавления несимметричных высокочастотных помех на входе и выходе конвертора, обусловленных трансформаторными ЭДС, наведенными внешними полями трансформатора и дросселя между общим экраном и входными и выходными выводами конвертора, высоким уровнем симметричных высокочастотных помех на выходе конвертора, а также значительными массой и габаритами элементов выходного фильтра и, как следствие, конвертора в целом. Невозможность подавления несимметричных высокочастотных помех на входе и выходе конвертора объясняется наличием паразитных емкостей между транзисторами инвертора и диодами выпрямителя с одной стороны и обmHM экраном - e другой стороны. Эти паразитные емкости создают контуры для прохождения сигнала высокочастотной помехи от трансформаторных ЗДС, наведенных между общим экраном и входными и выходными выводами конвертора по цепям первичного источника и нагрузки.

Присоединение экрана первичной обмотки

30

35. 3 100 трансформатора к положительному входному выводу -конвертора, а общего экрана— к отрицательному входному выводу создает дополнительные цени для замыкания контуров с сигналом несимметричной вы: сокочастотной помехи по первичному и точнику и нагрузке..Кроме того, в схеме конвертора отсутствуют меры для снижения уровня помех в отрицательном проводе, соединяющем выход выпрямителя с выходом конвертора. Высокий уровень симметричных высокочастотных помех на выходе конвертора объясняется тем, что в данной схеме выходного фильтра невысока эффективность использования элементов фильтра из-за наличия у них паразитных параметров — емкости основной обмотки дросселя и индуктивности основного конденсатора, что существенно снижает коэффициент сглаживания фильтра на высоких частотах. Увеличенные масса и габариты выходного фильтра обусловлены, во-первых, увеличенными массой и габаритами дросселя, так как его дополнительная обмотка участвует только в процессе подавления высокочастотных помех, а основная обмотка - только в процессе сглаживания переменной составляющей напряжения на выходе выпрямителя на частоте основной гармоники коммутации конвертора, во-вторых, увеличенными массой и габаритами основнос го конденсатора фильтра, так как величину его емкости приходится существенно увеличивать для снижения имгеданса на высоких частотах из-за влияния паразиткой индуктивности.

7166 4 между входными выводами конвертора, введены экраны транзисторов инвертора, соединенные с отрицательным входным выводом конвертора, экраны диодов вы прямителя, соединенные с отрицатель ным выводом выпрямителя, дополнитель ная обмотка дросселя выходного фильтра включена между выходными отрицатель ными выводами выпрямителя и конвертора согласно с основной обмоткой, один из демпфирующих конденсаторов включен между в * ходными отрицательными выво дами выпрямителя и конвертора согласнэ с основной обмоткой, один из демпфиру ющих конденсаторов включен между по ложительным выводом выпрямители и отрицательным выходным выводом конвертора, другой демпфирующий конденсатор включен между положительным выводом выпрямителя и отрицательным выходным выводом конвертора, другой демпфирующий конденсатор включен йежду отрипаф : тельным выводом выпрямителя и положи тельным выходным выводом конвертора, экран первичной обмотки трансформатора соединен с отрицательным входным выводом конвертора, а общий защитный экран изолирован от входных и выходных выводов конвертора.

На фиг. 1 представлена принципиаж ная схема устройства; на фиг. 2 - эквивалентная схема устройства, поясняющая принцип его работы.

Принципиальная схема транзисторного конвертора (фиг. 1) состоит из транзисторов l и 2 управляемого транзисторЦелью изобретения является снижение высокочастотных помех на входе и выхо» де конвертора и улучшение массо-габаритных показателей конвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный конвертор, содержащий управляемый транзисторный ин. вертор с нулевым выводом и подключенной к его выходу и снабженной экраном первичной обмоткой трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен вход диодного выпрямителя, на выходе которого включен выходной фильтр, состоящий из дросселя с дополнительной обмоткой, основная обмотка которого включена между положительными выводами выпрямителя и конвертора, основногоконденсатора, включенного между выхо1ьными выводами конвертора и демпфирующжк конденсаторов, общий экран, входной, фильтр в вйде конденсатора, включенного ного инвертора с нулевым выводом, подключенного к его выходу трансформатора

3 с первичной обмоткой, снабженной. экраном 4, подключенным к отрицатель ному входному выводу конвертора, выпря мителя, собранного на диодах 5,6 и под ключенного к вторичной обмотке трансфор матора 3, выходного фильтра в составе дросселя, основная обмотка 7 которого включена между положительными выходными выводами выпрямителя и Koasepropa, а дополнительная обмотка 8 - между отрицательными выходными выводами вы50 прямителя и конвертора согласно с основ ной обмоткой 7, демпфирующего конден- сатора 9, включенного между положительным выводом выпрямителя и отрицательным выходным выводом конвертора, 55 демпфирующего конденсатора 10, включенного между отрицательным выводом вы прямителя и положитель1пам выходным выводом конвертора и основного кондеиса5 1007 îðà 11, включенного между выходными зажимами конвертора, входного фильтра в виде конденсатора 12, включенного между входными выводами конвертора, общего экрана 13, изолированного от входных и выходных выводов конвертора, экранов

14 и 15 транзисторов инвертора 1 и 2, подключенных к отрицательному входному выводу конвертора, экранов 16 и 17 диодов выпрямителя 5 и 6, подключенных к rO отрицательному выводу выпрямителя.

Работа устройства рассматривается на эквивалентной схеме, содержащей трансформаторные ЭДС высокочастотных помех 18-21, внутреннее сопротивление 35 и ЭДС постоянного тока первичного ио.точника 22 и 23, паразитные емкости между общим экраном и транзистором, инвертора и диода выпрямителя соответственно 24 и 25 паразитные емкости 20 трансформатора 3-26 и 27, паразитная индуктивность основного конденсатора 11 выходного фильтра 28, сопротивление на.грузки 29.

Сигналы от высокочастотных помех .трансформаторных ЭДС 18-21, наведенных между общим экраном и входными и выходными выводами конвертора замыкаются по следующим контур м (при,5й коммутации транзистора 1 и диода 5):

ЭДС высокочастотных помех 18 «общий экран 13 - паразитная емкость 24, экран

14 транзистора 1 - экран 4 трансформатора 3 - паразитная емкость 26 кон35 денсатора трансформатора 3 - ЭДС высокочастотных помех 19, ЭДС 18 - об ций экран 13 «верхняя обкладка паразитной емкости 25 - экран 16 диода 5здравая обкладка паразитной емкости 27 трансформатора 3 - экран 4 - левая обкладка паразитной емкости 26 трансформатора 3 - ЭДС 18, ЭДС 19.- общий экран 13 - верхняя обкладка паразитной емкости 25 - экран 16 диода 5 - демп- <5 фируюший конденсатор 10, ЭДС 19166 6 верхняя обкладка параэитной емкости 24экран 14 транзистора 1 — экран 4— правая обкладка паразиткой емкости 27— демпфирующий конденсатор 10 — ЭДС 19, ЭДС 20 - общий экран 13 - верхняя обкладка паразитной емкости 24 - экран

l4 транзистора 1 - ЭДС 20, ЭДС 20общий экран 13 - верхняя обкладка паразитного конденсатора 24 - экран 16 диода 5 - правая обкладка.паразитного конденсатора 25 — экран 4 — ЭДС 20, ЭДС 21 — общий экран 13 — параэитный конденсатор 24 - демпфирующий конден- . сатор 9 — ЭДС 21, ЭДС 21 — общий экран 13 - верхняя обкладка параэитной емкости 24 — экран 14 транзистора 1экран 4 - правая обкладка параэитной емкости 26 - демпфируюший конденсатор

9 - ЭДС 21. Переменная составляющая напряжения на выходе выпрямителя задерживается индуктивностями основной 7 и дополнительной 8 обмоток дросселя выходного фильтра. Таким образом, сигналы от высокочастотных помех не возбуждают колебательный контур, образованный конденсатором 11 и его паразитной индуктивностью и не попадают в цепь сопротивления нагрузки 29, а также не выделяются на внутреннем сопротивлении 22 первичного источника 23. В другой полупер ьод переменного напряжения инвертора

{при коммутации транзистора 2 и диода

6) работа схемы происходит аналогично с заменой экранов 14 и 16 на экраны

15 и 17 соответственно. Конвертор может быть выполнен также по мостовой, несимметричной мостовой и другим известным схемам,однофазным и многофазным,с применением одно- и многоэвенных фильт<ров на входе и выходе конвертора.

Таким образом, использование изобре тения обеспечивает снижение уровня высел кочастотных помех на выходе конвертора и на входе конвертора и снижение массогабаритных показателей выходного фильт ра, а следовательно, всего конвертора.

Заказ 2151/75 Тираж 685

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пе делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская в б., д. 4/5

Парп сиое

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. рашевская

Редактор Н. Пувиеикева Техред А. Бабинец Корректор А. Дзитко