Мостовой преобразователь напряжения

 

1. МОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий сетевой выпрямитель с фильтром, подключенный к входным выводам инвертора на силовых транзисторах, управляющие переходы которых подключены к выходным обмоткам трансформаторов управления, первичными обмотками подключенных к выходам узла управления, выводы для подключения источника электропитания которого подключены к выходу дополнительного выпрямителя с фильтром, соединенного с дополнительной обмоткой выходного трансформатора, а также узел запуска, который состоит из диодов, резисторов, конденсаторов, порогового элемента, ключевого транзистора и последовательной цепочки из балластного резистора и накопительного конденсатора, подключенной к выводам сетевого выпрямителя, о тличающийся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических характеристик,в узел запуска введен импульсный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к накопительному конденсатору через ключевой транзистор, вход которого соединен с вьпсодом порогового элемента, причем вход последнего через ограни чительный резистор подключен к входным выводам инвертора и через разрядный резистор и диод - к соответствутощему выводу первичной обмотки выходного трансформатора, при этом две вторичные обмотки импульсного трансформатора подключены к управляющим переходам силовых транзисторов одной из диагоналей моста, а третья к установочному входу узла управлет ния через введенные выпрямительные диоды. 2.Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что указанный пороговый элемент выполнен на однопереходном транзисторе, эмиттер, которого через зарядный конденсатор .подключен к общему выводу, а через зарядный резистор, зашунтированный обратным диодом, - к входному выводу порогового элемента, который через токозадающей резистор подключен к второй базе транзистора, соединенной через стабилитрон с общим выводом , причем последний через резистор нагрузки соединен с первой базой транзистора и выходным выводом порогового элемента. 3.Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что пороговый элемент выполнен на логическом элементе И, входы которого объединены и через зарядный конденсатор под .ключены к общему выводу, а через за

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1I1

SU (504 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

f

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3691809/24-07 (22) 13.01.84 (46) 30.09.85. Бюл. №- 36 (72) В.Н. Мишин, Г.А. Ракитин, В.А. Пчельников и В.Л. Кузьмин (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.314.57(088.8) (56) Патент США № 3516020, кл. 331-113, 1970.

Патент США ¹ 3843919, кл. 321-2, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 635475, кл. С 05 F 1/56, 1970..,(54)(57) 1. МОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий сетевой выпрямитель с фильтром, подключенный к входным выводам инвертора на силовых транзисторах, управляющие переходы которых подключены к выходным обмоткам трансформаторов управления, первичными обмотками подключенных к выходам узла управления, выводы для подключения источника электропитания которого подключены к выходу дополнительного выпрямителя с фильтром, соединенного с дополнительной обмоткой выходного трансформатора, а также узел запуска, который состоит из диодов, резисторов, конденсаторов, порогового элемента, ключевого транзистора и последовательной цепочки из балластного резистора и накопительного конденсатора, подключенной к выводам сетевого выпрямителя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических характеристик,в узел запуска введен импульсный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к накопительному конденсатору через ключевой транзистор, вход которого соединен с выходом порогового элемента, причем вход последнего через ограничительный резистор подключен к входным выводам инвертора и через разрядЪ ный резистор и диод — к соответствующему выводу первичной обмотки выход" ного трансформатора, при этом две вторичные обмотки импульсного трансформатора подключены к управляющим переходам силовых транзисторов одной из диагоналей моста, а третья к установочному входу узла управления через введенные выпрямительные диоды.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что указанный пороговый элемент выполнен на однопереходном транзисторе, эмиттер» которого через зарядный конденсатор ,подключен к общему выводу, а через зарядный резистор, зашунтированный обратным диодом, — к входному выводу порогового элемента, который через токозадающей резистор подключен к второй базе транзистора, соединенной через стабилитрон с общим выводом, причем последний через резистор нагрузки соединен с первой базой транзистора и выходным выводом порогового элемента.

3. Преобразователь по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что лороговый элемент выполнен на логическом элементе И, входы которого объединены и через зарядный конденсатор под. ключены к общему выводу, а через за1182609

përIIIbIA ррзистор, зашунтированный об- питания элемента И, соединенным чератньум,иродом,. — к входному выводу реэ стабилитрон с общим выводом, порогового элемента, который через причем выход элемента И образует токо задаю ций резистор подключен к выходной вьувод порогового элемен :-,ывадам для подк.:увчения источника та.,"узсб., ет, Iûà От:..: Оится к преобраэ сватов;ь ной Tc укс ;. LI MG>KpT 6bltb пол„эона.:,О :р а":pàooòêå уп-.тсчников

В:т С ОУУЧУ" О1-,.> ":..Е К r,i Oitrl У,,I;IH

lie!i-; у Обре re:";Il; — улучшение 5 уде .ь::,ых эу.ергет.- чеc::,их характерис" .! к

П... фиг. 1 представлена функц;ональная "-õ,"гма преобразователя; на фиг. 2 и 3 — варианты реализации по- 1О рогового элемеуута.

1lp Образоватер.ь (фиг. 1) соду жит последовательно включенные сетев ОЙ iihlIIPHI!1ител Уз р инвеРт ОР 2, Узел 3

У",Рав Lеуl,. Я инкеРТОРОм р TP liloôîpèàòoры -, и 5 у;!pавленияр вторичные ОбрОТКИ КОТОРЫХ СОЕДИНЕНЬУ С СООТБЕТСТ— вуюуцими oÐ!ëoÂûìH тpGhýèoторами 6 и 7 р

Я и 9 !,,ууертора.. .a .уI.ервичные — с уэJioM 3 управл.†. И.я, силовой трансформатор РО, в" ср ные Оомотки 11 и 12 котороу соециууеууьу через соответст-в ующие I!bill!i.,муутеууру 1 3 р 4 H фильтры

15 и 16 с выходными кьуводами преоб-а„oI-ателя = обмотка 17 через выпямитсль У8 и фильтр 19 — с уэлсм 3

ylIpbIi:уе упт. Узел 20 запуска инверторэ cooi ои уэ балластууого резистоOÄ ". I УЗанс уУттруУУ,IIOi С, КОУУДЕН, атс— ра 22,, Iорсгового элемента 23 и клю- 311 чевого траууэистора 24, причем узел 3 управления иурвертоууа вьуполнеуу из ууоследовательно соединенных эадающегс генератора 25р счетного триггера 26, двух усилителей 27 и 28 мощности.

Узел запуска инвертора содержит импульсный трансформатор 29, две вто-ричные обмотки 30 и 31 которого началами через выпрямительные диодьу 32 и 33 соецинены с. базами соответствую- 4О щих транзисторов 6 и 7 перууой диагонали инвертора, а концами — с эмиттерами этих транзисторов, третья вторичная обмотка 34 началом через выпрямительньуй циод 35 соед- нена с уста- 45 новочным входом счетного триггера 26, концом — с общей шиной 36 питания узла 3 управления, первичная обмотка началом через накопительный конденсатор 22 узла запуска соединена с мину- . совым выводом 37 сетевого вьупрямителя и через балластный резистор 21 с положительным выводом 38, а концом через разрядный резистор 39 — с коллектором ключевого транзистора 24, база которого через резистор 40 подключена к выходу 41 порогового эле мента 23р общий вывод 42 которо, о соединен с минусовым выводом 37 и эмиттером транзистора 24 узла запуска, а вход 43 через ограничительный резистор 44 — с положительньум выводом 38 сетевого выпрямителя и через последовательно соединенные диод 45 и разрядный резистор 46 — с первичной обмоткой выходного трансформатора, причем прямой выход триггера 26 соединен с входом первого усилителя 27 мощности, подключенного к трансформатору 4 управления первой диагонали инвертора, а инверсный выход— с входом второго усилителя 28 мощности, подключенного к трансформатору 5 управления второй диагонали инвертора.

Пороговый элемент 23 (фиг. 2) выполнен на однопереходном транзисторе 47, эмиттер которого соединен через параллельно включенные зарядный резистор 48 и обратный диод 49 с входным выводом 43, который через токозадающий резистор 50 подключен к второй базе однопереходного транзистора 47. Эмиттер транзистора через зарядный конденсатор 51 подключен к общему выводу, который через параллельно включенные стабилитрон 5 и конденсатор 53 фильтра соединен с второй базой и через резистор 54 на3 118260 грузки с первой базой и выходным выводом 41 порогового элемента.

Пороговый элемент 23 (фиг. 3) выполнен на логическом элементе И 55,,входы которого объединены и подключены через параллельно соединенные обратный диод 49 и зарядный резистор 48 к входному выводу 43, который через токозадающий резистор 50 подключен к выводу питания элемента И 55, кото- io рый через параллельно соединенные стабилитрон 52 и конденсатор 53 фильт, ра соединен с общим выводом 42 поро° гового элемента, причем последний чеiрез зарядный конденсатор 5 1 соединен; ll5 с объединенными входами элемента И 55, 2 причем выход элемента И 55 является выходом 41 порогового элемента 23.

Преобразователь работает следующим образом. Ю переведены импульсами узла 20 запуска через импульсный трансформатор 29.

При этом параметры узла 20 запуска должны обеспечивать надежное отпира,ние транзисторов 6 и 7 до появления импульсов в обмотках трансформатора 4, в то же время их длительность должна быть менее половины периода работы инвертора.

Описанное состояние элементов инвертора 2 и узла 3 управления сохраняется до поступления первого импульса задающего генератора 25, переводящего триггер 26 в новое состояние, .который усиливается усилителем 28 мощности, приводя к появлению импульсов во вторичных обмотках трансформатора 5 и включению транзисторов 8 и 9 инвертора 2. При этом усилитель

27 мощности и транзисторы 6 и 7 инвертора выключаются. Очередной импульс задающего генератора 25 приводит к выключению транзисторов 8 и 9 и включению транзисторов 6 и 7 и т.д. Причем периодическое включение транзистора 8 в рабочем режиме приводит к разряду конденсатора 51 порогового элемента 23 через резистор 46 и диод 45, поэтому пороговый элемент 23 при работе инвертора находится в исходном состоянии, при котором на его выходе 41 имеет место напряжение логического "0", что позволяет не лимитировать минимальную выдержку времени между отключением конвертора и его последующим включением, при условии, что постоянная времени зарядной цепи конден.сатора 51 больше постоянной времени их разрядной цепи и больше длительности половины периода работы инвертора.

При подаче напряжения на сетевой выпрямитель 1 начинается заряд конденсатора 22 через резистор 21, одновременно напряжение через резистор 44поступает на вход порогового элемен25 та 23, в результате чего начинают заряжаться конденсаторы 51 в схеме порогового элемента 23 (фиг. 2) или конденсатор 5 1 в схеме на фиг. 3. На данном интервале пуска ключи инверто- ра 2 заперты, а узел 3 управления обесточен. Через выдержку времени, достаточную для заряда конденсатора

22 до напряжения необходимой величины, напряжение на конденсаторе 51 35 оказывается достаточным для переключения порогового элемента 23 в состояние, при котором на его выходе 41 возникает положительный перепад напряжения, приводящий к отпиранию че- !О реэ резистор 40 транзистора 24. Включение транзистора 24, в свою очередь, ведет к разряду конденсатора 22 через резистор 39 на первичную обмотку импульсного трансформатора 29 возни- 45 кающий при этом импульс тока во вторичных обмотках 30 и 31 данного трансформатора отпирает транзисторные ключи 6 и 7 первой диагонали инвертора 2, и на первичную обмотку силового трансформатора 10 поступает напряжение с выхода фильтра 1, приводя к появлению напряжения и во вторичных обмотках 11 и 12 силового трансформатора 10. Напряжение вторичных обмо-. M ток 11 и 12 через соответствующие выпрямители 13 и 14 и фильтры. 15 и

16 поступает на выходные выводы пре9 ф образователя, а с обмотки 17 через выпрямитель 18 и фильтр 19 — в узел 3 управления, причем с поступлением питания на узел управления триггер 26 устанавливается в положение, соответствующее логическому уровню " 1" на прямом выходе, так как íà его установочный вход поступает сигнал через диод 35 с вторичной обмотки 34 трансформатора 29. Напряжение логической "1" на прямом выходе триггера 26 усиливается усилителем 27 мощности, в результате чего на первичной и втоЪ ричных обмотках трансформатора 4 управленияя воз никают импульсы, поддерживающие транзисторы би 7инвертора 2 в открытом состоянии, в которое они были

1182609

Пори! Оный зле мен l,,фиг . 2) тае- следующ,!м Образом.

При включении питания напряже!:ие с выхода сетевого выпрямителя 1 через резис îð 44 поступает па вход 43 порогового =-лемента 23. При э ; ом напряжение на второй базе однопере-ходного тра!!з!!с ора 47 стабилизируется относите.тьно общего вывода 42 параметриче;.ким стабилизатором, собранным На peçèñòорс 50, стабилитроне 52 и конд.нсаторе 53, а конденсатор 51 начинает заряжаться через резистор 48. .o-;:.; напряжение на. конде!!са oре 51,:Остит ает величины напряжения n,r!!Ол!ереходнoгo транзистора 47, послед:!ий»ереключается „и на выходе 4 1! формируется положитель>!ь!Й импу.гьс, ГНЬ!XрОннзируя с рабe "bl ванне узла 20 запуска rrrrâертара, Б дальнейшем пр!. работе инвертора конденсатор 51,!exo;:.. !òoÿ практически в разряженном состоянии, rpK rrBK половину каждого периода частоты переключе!!ий rHB-"ргора он разряжается ерез отно и;. е!гонo и: большой резистор О. диоды 49 и 5 и транзисГор 8 . Что .. к ак былО От е ч<. rro Bblrrre устраняет Ограничение на минимальный интервал времени между отключением преобразователя и последующим его включением.

Пороговый элемент по схеме на фиг. 3 работает аналогично. При включении инвертора напряжение поступает

rra вход 43, при этом резистор 50, 1д стабил!гтрон 5 и конденсатор 53 обес»ечивают питание микросхемы 55, реализующей логическую операцию И, а конденсатор 51 заряжается через резистор 48. Когда напряжение на конденсаторе 51 достигает уровня переключения микросхемы 55, на выходе 41 появляется импульс, синхрониэирующий срабатывание схемы 20 запуска инвертора, При работе последнего кон20 денсатор 51 поддерживается практически в разряженном состоянии по цепи диод 49, резистор 46, диод 45 и транзистор 8 при включенном состоянии последнего.

25 При этом конденсатор 53 препятствует появлению помех на выходе 41 порогового элемента в обоих вариантах выполнения в моменты периодического обнуления входа 43 при отпиразо нии транзистора 8.

1182609

Составитель Н. Никитин

Техред А.Кикемезей Корректор M. Пожо

Редактор И. Ковальчук

Заказ 6116/52

Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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