Двухтактный конвертор с самовозбуждением

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания с автоматическим устранением асимметрии работы плеч конвертора. Цель изобретения - повышение точности симметрирования. В устройстве дроссели (Др) 19 и 20 используются в режиме с односторонним периодическим насыщением их сердечников . Сердечник Др 20 перемагничивается под действием приложенного к его обмотке напряжения обмотки 16 через управляющий переход транзистора 4 и диод 22. Др 19 перемагничивается в обратном направлении tg под действием напряжения делителя 17 fff (f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) СЮ 4 Н 02 М 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

RCK0833 %

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11 „ .: .1

Щг;1.„1i 1 -ь, P

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3643818/24-07 (22) 20.09.83 (46) 23.03.86. Бюл. Ы 11 (71) Научно-исследовательский инсти тут управляющих вычислительных машин Научно-производственного обьедиII нения "Импульс (72) Б.К.Гальс и В.M.Áóëûê (53) 621 314,57(088.8) (56) Узберг Н.П. и др. Преобразователь постоянного напряжения с облегченной коммутацией. — Радиотехника, 1968, У 8, с. 66-69.

Авторское свидетельство СССР

У 568123, кл. Н 02 М 3/335, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 675555, кл. Н 02 M 3/335, 1979. (54) ДВУХТАКТНЫИ КОНВЕРТОР С

САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания с автоматическим устранением асимметрии работы плеч конвертора. Цель изобретения— повьппение точности симметрирования.

В устройстве дроссели (Др) 19 и 20 используются в режиме с односторонним периодическим насыщением их сердечников. Сердечник Др 20 перемагничивается под действием приложенного к его обмотке напряжения обмотки 16 через управляющий переход транзистора 4 и диод 22. Др 19 перемагO ничивается в обратном направлении щ под действием напряжения делителя 17

С:

12 через диод 23. Время перемагничивания Др 19, 20 меньше времени перемагничивания сердечника трансформатора

6. Введение регулируемого делителя напряжения (ДН) 18 позволяет устранять асимметрию в работе плеч конвертора иэ-за технологического разброса параметров элементов. Применение конденсатора 5 автоматически

20077 устраняет асимметрию, вызванную изменением тока нагрузки и температуры окружающей среды. Использование в частотозадающих цепьях ДН l7, 18 исключает необходимость в подборе сердечников дросселей по магнитной проницаемости и расширяет диапазон регулировки по устранению асимметpHH. 1 ил .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике, в частности для питания радиоэлектронной аппаратуры. 3

Цель изобретения — повышение точности симметрирования работы плеч конвертора путем исключения влияния разброса сердечников дросселей по магнитной проницаемости. 1©

На черетеже представлена схема двухтактного конвертора с самовоэбуждением.

Двухтактный конвертор содержит конденсаторы 1 и 2, транзисторы 3

° и 4, образующие транзисторно-емкостной мост, конденсатор 5, повышающий устойчивость отсимметрированного состояния, трансформатор 6, имеющий первичную обмотку 7, вторичную обмотку 8, подключенную к выпрямителю 9 с емкостным фильтром 10, обмотки положительной обратной связи 11 и 12 подключенные к управУ 3$ ляющим переходам транзисторов через резисторы 13 и 14, две одинаковые вспомогательные обмотки 15 и 16, к которым подключены вновь введенные детали 17 и 18 напряжения, два одинаковых частотосдвигающих дросселя 19 и 20, разделительные диоды 21 и 22, дополнительные диоды 23 и 24.

Рассмотрим сначала процессы, происходящие в конверторе, без учета 35 влияния конденсатора 5. В рассматриваемом конверторе дроссели 19 и 20 используются в режиме с односторонним периодическим насыщением их сердечников, поэтому то направление 40 перемагничивания сердечника, при котором он заходит в насыщение, называется прямым, а противоположное ему — обратным направлением. Полагаем, что в работе плеч конвертора отсутствует асимметрия и коэффициенты передачи деталей 17 и 18 одинакоK т 1 1в

Допустим, что транзистор 4 открыт, тогда обмотка 7 через его силовой участок подключена к конденсатору 2, под действием напряжения которого сердечник трансформатора б перемагничивается и посредством обмотки 8 через выпрямитель 9 с емкостным фильтром 10 происходит передача энергии на выход конвертора. Транзистор 4 открыт током, протекающим через его управляющий переход и резистор 14 от обмотки 12, а транзистор 3 заперт напряжением обмотки

11. Сердечник дросселя 20 перемагничивается в прямом направлении под действием приложенного к его обмотке напряжения обмотки 16 через управляющий переход транзистора 4 и диод 22. В этоже время сердечник дросселя 19 перемагничивается в обратном направлении под действием приложенного к его обмотке через диод 23 выходного напряжения делителя 17.

Время перемагничивания каждого дросселя должно быть меньше времени перемагничивания сердечника трансформатора 6.

В момент насыщения сердечника дросселя 20 через его обмотку и диод 22 от обмотки 16 на управляющий переход транзистора 4 поступает импульс тока, вызывающий интенсивное его запирание. Меняется полярность напряжений

3 12 на обмотках трансформатора 6. Открывается транзистор 3, подКлючая обмотку 7 к конденсатору 1, под действием напряжения которого сердечник трансформатора 6 перемагничивается в противоположном направле-. нии. Происходит рекуперация энергии дросселя 20 на обмотки 16 и 12 и резистор 14 через диод 22, в результате которой индукция его сердечника меняется от индукции насьпцения до остаточной.. Как только магнитная индукция принимает значение остаточ-. ной индукции, запирается диод 22 и к обмотке дросселя 20 через диод 24 подключается выход делителя 18, под действием напряжения которого сердечник дросселя перемагничивается в обратном направлении.

В момент насьпцения сердечника дросселя 20 магнитная индукция сердечника дросселя 19 достигнет значения, соответствующего приблизительно середине участка (+ &г, — Ьз j петли гистерезиса материала сердечника, что определяется выбором К, = 0,75.

После изменения полярности напряжений обмоток трансформатора наступает этап рекуперации энергии, накопленной дросселем 19 в предыдущем полупериоде преобразования, на выход делителя 17 через диод 23. Как только этот этап рекуперации закончится, отпирается диод 21, подключающий обмотку дросселя 19 через управляющий переход транзистора 3 к обмотке

15, под действием напряжения которой сердечник дросселя перемагничивается в прямом направлении.

Дальнейшая работа конвертора при открытом транзисторе 3. проходит также, как и при открытом транзисторе 4.

Использование делителя 18 напряжения с регулируемым коэффициентом передачи в пределах от 0 до 1 дает возможность устанавливать значение магнитной индукции сердечника дросселя 20 при перемагничивании в обратном направлении в любой точке участка (+ B, -Bs) петли гистерезиса материала сердечника, что в свою очередь позволяет в широких пределах изменять длительность включенного состояния транзистора 4 по отношению к аналогичной длительности транзистора 3 (приблизительно на 1 407 при использовании в дроссе. .

20077 4

10

l5

55 лях кольцевых сердечников из оксифера 2000 нм). Следовательно, регулируемый делитель 18 напряжения позволяет устранять асимметрию в работе плеч конвертора из-за технологического разброса параметров транзисторов (прямое напряжение управляющего перехода, время рассасывания избыточных носителей), диодов (прямое напряжение), дросселей (индукция насьпцения).

Конденсатор 5 используется с целью повышения устойчивости отсимметриро-. ванного состояния, т. е. с помощью конденсатора 5 автоматически устраняется асимметрия в конверторе, вызванная изменением его тока нагрузки, температуры окружающей среды °

Механизм устранения асимметрии в конверторе конденсатором 5 следующий.

Допустим, что транзистор 4 включен и длительность его включенного состояния (с учетом времени рассасывания) больше, чем у транзистора

3. Пока сердечник дросселя 20 не насьпцен, конденсатор 5 заряжен до амплитудного значения напряжения обмотки 7 и на работу конвертора не оказывает влияния. В момент насыщения сердечника дросселя 20 в цепь базы транзистора 4 через диод 22 поступает запирающий импульс тока.

В транзисторе 4 происходит процесс рассасывания избыточных носителей, сопровождающийся малым увеличением коллекторного напряжения и уменьшением напряжений на обмотках трансфор матора. Учитывая, что при переклю- . чении транзисторов напряжение на конденсаторе 5 практически не меня.— ется, то всякое незначительное уменьшение напряжения на обмотке 8 вызывает резкое уменыпение тока выпрямителя 9. Как только напряжение на обмотке 8 уменьшится на величину, равную прямому напряжению выпрямителя 9, последний запирается, отключая нагрузку от обмотки 8. Далее транзистор 4 беспрепятственно saкрывается, а сердечник трансформатора 6 продолжает перемагничиваться в первоначальном направлении под действием энергии заряженного конденсатора 5 до тех пор, пока напря жение на последнем не станет равным нулю. Затем прекращается рост маг1220077

Составитель И.Войтович

Техред Л.Олейник

Корректор Е.Сирохман

Редактор Н.Гунько

Заказ 1329/58

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нитного потока в сердечнике трансформатора, меняется полярность напряжений на его обмотках и начинается заряд противоположной полярности. конденсатора 5 энергией, накопленной трансформатором 6. Так как наряжение на обмотке 11 пропорционально величине напряжения на конденсато-, ре 5, то по мере его заряда приоткрывается транзистор 3, осуществляется частичный его заряд энергией входного источника. В момент окончания заряда конденсатора 5 полностью открывается транзистор 3, подключая обмотку 7 к конденсатору 1, в результате чего сердечники трансформатора 6 и дросселей 19 и 20 перемагничиваются в противоположном направлении, включается выпрямитель 9, подключая цепь нагрузки к обмотке

8, конденсатор 5 опять не оказывает влияния на работу конвертора, пока сердечник дросселя 19 не насыщен. После его насыщения запирается транзистор 3 и выпрямитель 9, а сердечник трансформатора продолжает перемагничиваться в неизменном направлении под действием приложенного к обмотке 7 напряжения в конденсаторе 5. Только теперь этот процесс по времени идет дольше, ибо в момент эапирания транзистора 3 ток намагничивания трансформатора имеет меньшую величину, чем в момент запирания транзистора 4, т. е. происходит автоматическое симметрирование работы плеч конвертора.

Использование в частотозадающих цепях делителей напряжения исключает необходимость в подборе сердечников дросселей по магнитной проницаемости, что приводит к упрощению и снижению себестоимости производства, кроме того, расширяется диапазон регулировки по устранению асимметрии в работе конвертора.

Формула изобретения

10 Двухтактный конвертор с самовозбуждением, содержащий мост, два плеча которого образованы конденсаторами, а два других — транзисторами, трансформатор, первичная обмотка

15 которого шунтирована конденсатором и включена в диагональ переменного тока, а вторичная обмотка через выпрямитель с емкостным фильтром соединена с выходными выводами конвертора,а обмотки положительной обратной связи подключены через резисторы к управляющим переходам транзисторов, два однообмоточных частотозадающих дросселя, соединенных с указанными управляющими переходами через разделительные диоды и вспомогательные обмотки трансформатора, и дополнительные диоды, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности симметрирования работы плеч конвертора путем исключения влияния разброса сердечников дросселей по магнитной проницаемости, в него введены два реэистивных делителя напряжения, один из которых регулируемый, вход каждого из них подключен к соответствующей вспомогательной обмотке трансформатора, а выход через указанный дополнительный

40 диод — к обмотке соответствующего дросселя.