Мостовой преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цепь изобретения - повышение надежности путем сокращения времени перегорания предохранителя при отказе одного из транзисторов. Мостовой инвертор содержит ключи 1-4, вьшолненные на параллельно включенных транзисторах 5 с предохранителями, задающий генератор 9, предохранительный усилитель 10, силовой трансформатор 11. Ввведены в устр-во трансформатор тока 12, цепь из двух включенных согласно-последовательно тиристоров 19 и 20 и формирователь импульсов 24. В устр-ве обеспечивается уменьшение электрических и тепловых ударов в силовых элементах выжигания предохранителей, что обеспечивает высокую надежность резервирования; уменьшается прямое падение напряжения на силовых полупроводниковых элементах выжигания предохранителей с 400 до 2 В. 2 ил. (2 $ (Л

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (so4Н 02М 7 537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делии изоБРетений ь откРытий (21) 3848834/24-07 (22) 24.01.85 (46) 30.09.86. Бюл, 1Ф 36 (721 И.И.Филиппов, А.И.Рипинский, А.А.Мазунов и В.П.Фоминых (53) 621.314.58(088.8) (56) Моин В.С. и Лаптев Н.И.

Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергия, 1979, с. 447, рис. 11-10.

Устройства преобразовательной техники. Киев, 1969, вып. 3, с.65, рис.3.

Авторское свидетельство СССР

У 754616, кл. Н 02 М 7/537, 11.05.78. (54) МОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТО, ЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения — понышение надеж„.Я0„„1261073 А 1 ности путем сокращения времени перегорания предохранителя при отказе одного из транзисторов. Мостовой инвертор содержит ключи 1-4, выполненные на параллельно включенных транзисторах 5 с предохранителями, задающий генератор 9, предохранитель- ный усилитель 10, силовой трансформатор 11. Ввведены в устр-во трансформатор тока 12, цепь из двух включенных согласно-последовательно тиристоров 19 и 20 и формирователь импульсов 24. В устр-ве обеспечивается уменьшение электрических и тепловых ударов в силовых элементах выжигания

Р предохранителей, что обеспечивает высокую надежность резервирования; уменьшается прямое падение напряжения на силовых полупроводниковых элементах выжигания предохранителей с 400 до 2 В. 2 ил.

1261073

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. 5

Целью изобретения является повышение надежности мостового преобразователя постоянного напряжения путем сокращения времени перегорания предохранителя при отказе одного из транзисторов.

На фиг. 1 представлена электрическая схема мостового преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2— схема формирователя импульсов управления тиристорами, вариант исполнения.

Мостовой инвертор содержит полупроводниковые ключи 1 — 4, состоящие из параллельно соединенных транзисторов 5 с предохранителями 6 в коллек-. торных цепях и резисторами 7 и 8 в базовых и эмиттерных цепях, задаю-. щий генератор 9, выход которого соединен с предварительным усилителем 10, связанным выходными обмотками с базоэмиттерными переходами транзисторов 5 всех четырех плеч инвертора, силовой трансформатор 11, первичная обмотка которого имеет средний вывод, трансформатор 12 тока с двумя первичными обмотками, сос" тоящими из полуобмоток 13, 14 и 15, 16, и с двумя вторичными обмотками 17 и 18, последовательно соединен- 35 ные тиристоры 19 и 20, анод первого из которых и катод второго связаны соответственно с точками соединения первичных,полуобмоток 13, 14 и 15> 16 трансформатора 12 тока, а точка сое- 40 динения тиристоров 19 и 20 — со средним выводом первичной обмотки силового трансформатора 11 через резистор 21, первичный источник 22, плюсовая клемма которого связана с общей 45 точкой полуобмоток 13 и 14 через дроста сель 23, а минусовая клемма соединена непосредственно с общей точкой полуобмоток 15 и 16, формирователь 24 управляющих импульсов, входы которо- 50 го соединены с задающим генератором 9 ,.и вторичными обмотками 17 и 18 трансформатора 12 тока, а выходы формирователя 24 подключены к управляющим электродам тиристоров 19 и 20 и квхо- 55 ду предварительного усилителя 10. формирователь импульсов 24 (фиг.2). содержит генератор 25 тактовых импульсов, выход которого подключен к входу триггера 26, логический элемент 2И-2 ИЛИ 27, входы которого соединены с выходами триггера 26 и с вторичными обмотками 17 и 18 трансформатора 12 тока через выпрямительные диоды. Стабилитроны 28 и 29 предназначены для ограничения напряжения на входах логического элемен— та 27, Выходы элемента 27 подключены к предварительному усилителю 10 и оконечным каскадам 30 и 31 формирователя 24 импульсов. Выходные выходы каскадов 30 и 31 подключены к управляющим переходам тиристоров 19 и 20.

Устройство работает следующим образом.

В режиме нормальной работы, когда все транзисторы в ключах 1-4 исправны, происходит поочередная коммутация диагонально противоположных ключей 1,3 и 2,4. Переменный ток, протекающий через встречно соединенные полуобмотки 13, 16 и 14, 15 соответственно, создает в магнитопроводе трансформатора 12 тока встречно направленные намагничивающие силы, вследствие чего с суммарный магнитный поток равен нулю. !

На вторичных обмотках 17 и 8 напряжение раИно нулю (что соответствует уровню "0"). В этом режиме работы мостового преобразователя тиристоры 19 и 20 закрыты, так как на них не поступают управляющие силы.

Выход из строя транзисторов мостового преобразователя происходит в момент их коммутации или в закрытом состоянии, так как в этих состояниях на них воздействует максимальный уровень коммутируемой импульсной мощности и напряжения, при этом происходит короткое замыкание перехода коллектор — эмиттер (отказ типа КЗ).

Предположим, что после коммутации, когда ключи 2,4 открываются, а 1,3 закрываются, произошел отказ типа КЗ транзистора 5 в ключе 1.

В этом случае образуются два контура, через которые протекают токи.

Первый контур: плюс источника 22— дроссель 23 — обмотка 14 — ключ 2— трансформатор 11 — ключ 4 — обмотка 15 — минус источника 22 — соответствует нормальному режиму работы мостового преобразователя.

Второй контур: плюс источника 22— дроссель 23 — обмотка 13 — предохранитель 6 — короткозамкнутый транзис1261073

Режим р

18 26/Q 26/Q 19 20

О/1

1/О

Нормальный

Отказ

0

0 тор 5 — резистор 8 — ключ 4 — обмот— ка 15 — минус источника 22 — обусловлен аварийным состоянием транзистора 5 ключа 1.

В первом контуре обмотки 14 и 15 включены встречно,что соответствует, нормальному режиму, а во втором контуре обмотки 13, 15 оказываются соединенными согласно, поэтому на вторичных обмотках 17 и 18 возбуждается напряжение определенной величины, соответствующей, например, уровню "1". Формирователь 24 в соответствии с алгоритмом следования импульсов с обмоток 17 и 18 и с выхода генератор 9 выдает сигнал на усилитель 10, который снимает управляющие сигналы со всех четырех ключей 1-4, ключи запираются, предотвращая нарастание аварийного тока в схеме. После этого формирователь 24 подает отпирающий сигнал на управляющий электрод тиристора 20, который отпирается, образуя контур для протекания тока: плюс источника 22 — дроссель 23 — предохраТаким образом, предлагаемое уст- 45 ройство имеет следующие преимущества: уменьшены электрические и тепловые удары в силовых элементах выжигания предохранителей, что обеспечивает высокую надежность устройства ре- 50 зервирования; уменьшено прямое падение напряжения на силовых полупроводниковых элементах выжигания предохранителей с 400 до 2-3 В, что позволяет без увеличения установочной мощ- 55 ности элементов увеличить ток через предохранители в десятки раз и уменьшить на порядок время выгорания нитель 6 — короткозамкнутый транзис— тор 5 — резистор 8 — левая секция обмотки трансформатора 11 — резистор 21 — тиристор 20 — минус источника 22. В первоначальный момент ток ограничивается индуктивностями дросФ селя 23, а после закрытия ключей 2, 4 — транзисторами 11. Затем трансформатор 11 насыщается,, вследствие того что к одной секции обмотки приложено постоянное напряжение, ток в контуре, который ограничен резистором 21 резко возрастает, предохранитель 6 перегорает, отключая короткозамкнутый транзистор 5 и тиристор 20.

Сигналы с обмоток 17 и 18 исчезают, и нормальная работа схемы восстанавливается.

Логическая последовательность работы функциональных элементов мостоного преобразователя в нормальном режиме и при отказе, например, транзисторов 5 в любом из четырех плеч при- ведена в таблице состояний.

1 l 3 предохранителей, а следовательно обеспечить сокращение времени отказа мостового преобразователя; отсутствуют ограничения в применении предлагаемого устройства по мощности, напряжению питания и диапазону его изменения.

Формула изобретения

Мостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий связанные с входными выводами полупроводниковые ключи, каждый из которых выполнен из И параллельно соединенных транзис126

1073

Составитель В.Ялов

Редактор Л. Веселовская Техред Ч.Ходанич, Корректор О.Луговая

Заказ 5242/56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 торов с предохранителями в цепи коллектора, силовой трансформатор, первичная обмотка которого, выполненная со средним выводом, крайними выьода-. ми подсоединена к диагонали переменного тока мостового преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен через предварительный усили тель с управляющими входами полупроводниковых ключей, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности путем сокращения времени перегорания предохранителя отказавшего транзистора, введен трансфор. матор тока, цепь из двух включенных согласно-последовательно тиристоров, l подключенных к входным выводам преобразователя, резистор и формирователь импульсов, первый вход которого подсоединен к выходу задающего генерато5 ра, второй и третий вход подключены к вторичным обмоткам трансформатора тока, "первичные обмотки которого

- 1 включены в силовые цепи полупроводни ковых ключей мостового преобразова

10 теля, средний вывод первичной обмотки силового трансформатора которого соединен через резистор с точкой соединения двух тиристоров, управляющие входы которых подключены

f5 соответственно к первому и второму выходу формирователя импульсов.