Регулируемый двухтактный преобразователь постоянного напряжения

 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДВУХТАКТНЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содфясапгай две пары силовых транзисторов, два коммутирующих диода, соединённых с соответствующими выводами первичных обмоток выхрдгнего трансформатора, вторичные О1бмотки которого через выщрямвггель и фюштр съяс заны с выходными выводами, при этом ; первый входнрй вывод подключен к одному №з кощов накопительного дросселя,. а второй входной вывод присоединен к эмиттерам силовых транзисторов первой пары, от .ли ч а ю .щ и и сгя тем, что . с целью повьпиения КПД и улучшения массо габаритных показателей преобразовате Ля,, каждая первичная обмотка выходного трансформатора включена в соответствующей фазе между коллектором одного.из силовых транзисторов первой пары н эмйт1 тером соответствующего по такту силового транзистора второй пары, при этом коллекторы транзисторов второй пары объедит (Л неньт и подключены ко второму ВЫВОДУ накопительного дросселя, с первым которого соединены катоды коммуттфуюздих дйЬдов, аноды каждого из которыхподключены к коллекторусоответствующего силового транзистора первой пары. со 00 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

grSg Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двторскоММ свиДктКЛьатам

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3418010/24-07

; (22) 07.04.82 (46) 23. 08.83. Бюл. Ие 31 (72) Э.A. Мурадх.анян, В.В. Карапетян, Ж,А. Мкртчян и Н.Г. Оганесян (53) 621.314.58 t 08 8;8) (56) 1. Электронная техника в автомати-. ке, Под ред. Конева Ю.H. М. Советское радио", вып. 9, 1977, с. 83-97.

2, Авторское свидетельство СССР

М 612366, кл. Н 02 N 7/537, 1978, 3. Глебов Б.А. Магнитно-транзисторные преобразователи. напряжения для пита— ния РЭА. М., "Радио и связь", 1981, с.. 26, рис. 2. 7.

« (54)(57) РЕГУЛИРУЕМЫ Й ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий две пары силовых транзисторов, два коммутирующих диода, соединенных с соответствующими выводами первичных обмоток выход„SU, 1037391 А ного трансформатора, вторичные обмотки которого через выпрямитель и фютьтр. свя заны с выходными выводами, при этом первый входнрй вывод подключен к одному из концов накопительного дросселя,.

:а второй входной вывод присоединен к эмиттерам силовых транзисторов первой пары, о т.л и ч а ю щ и и с.-я тем, что с целью повышения КПД и улучшения массо-габаритных показателей преобразовате ля, каждая первичная обмотка выходного трансформатора включена в соответствующей фазе между коллектором однаго,из силовых транзисторов первой пары и эмиттером соответствующего по такту силового транзистора второй пары, при этом кол-,. лекторы транзисторов второй пары объеди- 8 .нены и подключены ко второму выводу на- g копительного дросселя, с первым выводом %УФ которого соединены катоды коммутирую- . С щих дйодов, аноды каждого из которых

Ф с подключены к коллектору- соответствующего силового транзистора первой пары, 4Р

4 1037

Изобретение относится к электротехнике, точнее к преобразовательной технике, и мажет найти применение во вторичных источниках электропитания (ВИП) радиоэлектронной аппаратуры, автоматики и средств связи.

Известны регулируемые двухтактные преобразователи, построенные по схемам мостовых, полумостовых преобразователей, И схемам со средней точкой, в которых р накопительный дроссель включается на, выходе преобразователя 1 J .

Недостатком этих схем является невысокая надежность обусловленная незащиf шенностью силовых транзисторов от сквоз-)g ных токов при их переключении, от saneний одностороннего подмагничивания и короткого замыкания на его вторичных обмотках на время восстановления обратного сопротивления выпрямительных диодов, Последнее увеличивает также уровень выЪ сокочастотных помех на выходе преобразователя.

На фиг. 1,представлена. принципиальная электрическая схема преобразователя, на фиг. 2 - временные диаграммы. поясняющие его работу.

Известны также регулируемые двухтакт. ные преобразователи с накопительным дросселем, включенным на входе преобразователя 2) .

В них частично устранен основной недостаток классических схем двухтактных преобразователей. Однако в этих схемах

30 имеет место снижение КПД и массообъемных показателей из-за того, что при одном и том же напряжении источника питания и прочих равных условиях напряжение на силовых транзисторах в них значитель-З5 но больше, чем в обычных схемах с дросселем, включенным на входе.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулируемый двухтактный преобразователь посто- 40 янного напряжения, содержащий две пары .силовых транзисторов, два коммутирующих диода, соединенных с соответствующими выводами первичных обмоток выходного трансформатора; вторичные обмотки кото." 45 рого через выпрямитель и фильтр связанъ с выходными выводами, при этом первый входной вывод подключен к одному из концов накопительного дросселя, а второй входной вывод присоединен к эмиттерам силовых транзисторов первой пары (3) .

Однако в известном преобразователе из-за больщого напряжения на двух (из четырех) cKIoBblx транзисторах, достигающего почти трехкратного значения напря- 55 жения источника питания Е и, возрастают потери мощности в транзисторах и диодах обратного хода, соответственно увеличива391 2 ются габариты охлаждающих и других сопутствующих узлов. Кроме того, необходимость применения мощных высоковольтных транзисторов и диодов на.напряже ние 1500-2000 В практически исключает реализацию преобразователя в современных высокоэффективных ВИП, питаюшихся непосредственно от выпрямителя трехфазной промышленной сети, с максимальным зна» чением выпрямительного напряжения ок. 600 В.

Целью изобретения является повышение

КПД и улучшение массогабаритных показателей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом двухтактном преобразователе постоянного напряжения, содержащем две пары силовых транзисторов, два коммутирующих диода, соединенных с соответствующими выводами первичных обмоток выходного трансформатора, вторичные обмотки которого через выпрямитель и фильтр связаны с выходными вы водами, при этом первый входной вывод подключен к одному из концов накопительного дросселя, а второй входной вывод присоединен к эмиттерам силовых транзисторов первой пары, каждая первичная. обмотка включена в соответствующей фазе между коллектором одного из силовых транзисторов первой пары и эмиттером соответствующего по такту силового транзистора второй пары, цри этом коллекторы транзисторов второй пары объединены и подключены ко второму выводу накопительного дросселя, с первым выводом которо- °

ro соединены катоды коммутирующих дио дов, аноды каждого из,которых подключе- ны к коллектору соответствующего силово:го транзистора первой пары.

Преобразователь содержит две пары силовых трансформаторов 1 и 2 и 3, 4, связанных с выходным трансформато ром 5, имекпцим первичные 6, 7 и вторичные 8, 9 обмотки, дроссель 10, при этом вторичные обмотки 9 и 10 связаны через выпрямитель на диодах 11, 12 и конденсатор 13 с выходными выводами для подключения нагрузки 14, коммутируклцие аиоаы 15. и 16. Устройство содержит так.

4 же ос . 17 времени, эпюры 18-20 напряжения на управляющих вхоаах транзисторов 1

3, три этом транзистору 4 соответствует

Э 103 ? эпюра 20 со сдвигом на попупернод Т/2, эпюры 21 и 22 токов коллекторов транзи-, сторов 1 и 3. соответственно транзнсторам 2 н 4, пунктирные участки эпюр, эпюры 23 напряжения на дросселе 10, 5 эпюры 24 н 25 напряжения на транэнсторах 1 и 3 соответственно; транзисторам 2 н. 4 соответствуют те же формы напряжений, но сдвинутые на .один попуцериод Т/2. 10

Преобразователь работает следующим образом

Ог схемы управлення на управляющие выводы транзнсторов 1 и 2 подаются шнротно-модулнрованные импульсы унравле- 15 ння длительностью ОЫняТ/2 н паузой

Ь „".-.<-1н(апюры 18 н 19}, а на входы транзнсторов 3 и 4 - прямоугольные импульсы - эпюры 20. В промежутке временн от 0 до 6 îòêðûòû транзнсторы 1 н 3.20

Ток протекает по цепи: первый входной вывод - дроссель 10 гранзистор 3, об.мотка 6 — транзистор 1 - второй входной вывод.

Энергия источника питания частично 25 поступает на нагрузку 16, частично.на-капливается в дросселе 10. В момент1„=- и задирается транзистор 1, что означает прекрашенне поступления энергии от нсточника питания и начало передачи на нагруз-З0 ку 16 накопленной энергии в дросселе 10.

Вследствие. этого на дросселе 10 меняется полярность напряжения (эпюра 23).

B промежутке времени отtq до = ток .

2. протекает по цепи: конец обмотки дроссе З5 ля 10гранзнстор 3, обмотка 6 — дн од 15 — начало обмотки дросселя, т.е. на трансформаторе 5 сохраняется величина н направление тока н напряжение в течение всего попупериода Т/2. Прн этом то- 40 ки в транзисторах 1 н 3 имеют форму, приведенную на эпюрах 21 н 22 соответственно.

В момент =- запирается транзистор 3

Я. и отпираются транзнсторы 2 и 4. Ток от 4 нсточннка IIHTaHNa протекает уже через ., конец-начало обмотки 7, изменяя полярность напряжений на трансформаторе 5, а в момент Ь =-,р. и запирается транзнсT

391 4 тор 2 н открывается диод 16 с повтореннем описанных для первого попупернода процессов.,Палее процессы в полупериодах повторяются поочередно и периодически.

Так как в отличие,от известного устрой ства коллекторы транзисторов 1 и 2 свя заны. с первым входным выводЬм.(плюсом" источника питания) непосредственно через диоды 15 н 16, то в любом режиме напряжение на этих транзисторах в нх запертом состоянии не может быть выше напряжения источника питания, В прототипе .же напряжения на ннх ступенчато уве"ичивается от значения ММокс сначала до 2 Е сми а затем до вхмсж+

2Е с „ „„, (здесь максимальное напряжение на обмотках 6 н 7 принято рав ным Е сМ }. Это означает, что при на-.. нряженин питания, нзменяющемся в предепах от 400 до 600 В, напряжение на транзисторах .1 н 2 достигает значе нне 1400 В. В предлагаемой схеме оно равно Е ц щ<с, т.е. 600 В. На транзисторах же 3 и 4 напряжение на участках второй ступени эпюры 25, как и в прототнпе не превышает значения 2Eb мин

Соответственно уменьшению напряжения уменыиаются н потери на транзисторах1 и 2 в режимах отсечки и отпирания, а также сокращаются мощность н габариты дополнительных элементов (показанных пля.примера пунктирно на фиг. 1 только для транзистора 2), как правило, применяемых на практике для ограничения н корректировки фронтов переключения. Таким образом, данная схема при одних и тех жа составных элементах н прочих равных условиях обеспечивает снижение напряжения на основных (регулирующих) силовых транзисторах преобразователя почти в 2,5 раза. Это позволяет, помимо повышения КПД и массо-габаритных показателей, существенно расширить сферу применяемости этого класса регулируемых преобразователей с накопнтепьным дрос»селем, включенным на входе, и тем самым эффективнее испольэовать нх ценные качества.

1037381

Fl

И Ю1 СС Е Е, 20

23

В НИ И ПИ Зака э 6025/5 7

Тираж 687 Попписное

Филиал ППП."Патент", г.Ужгорол,ул. Проектная,4