Полумостовой транзисторный преобразователь

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повьшение КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь при переключении силовых транзисторов. В начале каждого полупериода процесс запирания транзистора 2 по времени совпадает с моментом отпирания транзисторов 3,4, при котором наблюдается разряд конденсатора 13. Конденсаторы 13 и 14 обеспечивают коррекцию траектории рабочей точки транзисторов 1,4 и 2,3 соответственно. Энергия , накопленная в конденсаторах, полностью передается в узел нагрузки . 2 ил. i (Л DO О со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (!9! (!!) (5!)4 Н 02 MЗ 335

З р(;,, !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4146044/24-07 (22) 12. 11.86 (46) 23.04.88. Бюл. Ф 15 (72) Э.А.Иурадханян, Ж.А.Икртчян и О.К.Казанчян (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 877757, кл. Н 02 M 7/5388, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 575751, кл. H 02 M 7/537, 1974. (54) ПОЛУИОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь при переключении силовых транзисторов. В начале каждого полупериода процесс запирания транзистора 2 по времени совпадает с моментом отпирания транзисторов 3,4, при котором наблюдается разряд конденсатора 13. Конденсаторы 13 и 14 обеспечивают коррекцию траектории рабочей точки транзисторов 1,4 и 2,3 соответственно. Энергия, накопленная в конденсаторах, полное.ью передается в узел нагруз1390737

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение

КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь при переключении силовых, транзисторов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предпоженного преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя, Преобразователь содержит силовые транзисторы 1 и 2 первого 3, второго

4 плеч преобразователя и дроссель

5. Нагрузочный узел 6 включен между отводом от средней точки обмотки дросселя 5 и средней точкой источника питания, образованной конденсаторами 7 и 8 делителя напряжения. Диоды 9 и 10 связывают точки соединения транзисторов 1 н: 2 и 3 и 4 со средней точкой источника питания.

Диоды 11 и !2 и конденсаторы 13 и 14 образуют цепочки, шунтирующие. транзисторы 1 и 4. Дополнительный транзистор 15 подключен к дополнительному выпрямительному узлу 16 с диодами 17 — 20.

Нагрузочный узел 6 на фиг. 1 представлен для примера регулируемого преобразователя постоянного ( напряжения в постоянное и состоит из выходного трансформатора 21, выпрямительных диодов 22 и 23, дросселя 24 и конденсатора. 25 выходного фильтра.

Полумостовой транзисторный генератор в режиме регулируемого преобразователя постоянного напряжения работает следующим образом.

От схемы управления пр еобр аз ов атеи5 ля на управляющие входы транзисторов

2 и 1 поступают сигналы Б,о (фиг„2) задающего генератора длительностью

Т/2 полупериода и БВ широтноимпульсного модулятора длительностью 50 рабочего импульса tö соответственно, а на входы транзисторов 3 и 4 — такие же сигналы, но сдвинутые на время Т/2 (не показаны). Транзистор

15 управляется сигналом U < < двойной частоты в начале каждого попупериода с длительностью коммутации

t„. Причем (t z — t< ) «с с„

В момент времени t, (фиг.2) отпираются транзисторы 1 и 2, а транзисторы 3 и 4 заперты, При этом кон-. денсаторы 13 и 14 заряжены до максимального напряжения, равного E /2, вх диоды 9 и 11 заперты, а транзистор

15 открыт.

Ток от источника питания протекает по цепи Евх(+) — 1-» 2 — верхняя половина 5 6 — 8 E „(-), а также по цепи: 7(+) — 1 2- 5 6 7(-).

Появившееся напряжение на входе узла 6 направлено встречно напряжению Е р/2 конденсатора 7, поэтому лод воздействием неравенства

U в„отпираются gHopbl 1 7 и 18 моста 16 и конденсатор 13 разряжается на дроссель 5 по цепи:

13 1 2 5 17 15 — 18 — 13 и на нагрузку преобразователя по цепи:

13 7 6 171518 13, При этом ток в цепи разряда (i „, ), а также напряжения на конденсаторе 13 и дросселе 5 к моменту времени плавно спадают до нуля (фиг.2). В соответствии с этим напряжением на входе узла 6 плавно нарастает до значения Е „(Б „на фиг,2), В промежутке времени от t до имеет место характерное для цепей с реактивными элементами L-С процессы перераспределения напряжения между дросселем 5 и трансформатором 21. При этом в дросселе 5 накапливается часть энергии от источника питания, а также от разряда конденсатора 13.

Ло истечении времени t, достаточного для полного разряда конденсатора 13, запирается транзистор 15.

3 момент времени t запирается транзистор i а транзистор 2 остается открытым до конца полупериода.

Ток продолжает поступать в нагрузочный узел 6 через открывшиеся диод

11 и конденсатор 13, заряжая последний. Напряжение на нем, а следовательно, и на транзисторе 1 плавно нарастает. Когда оно достигает значения

Е „/2, отпирается диод 9, полярность напряжения на дросселе 5 изменяется на обратную и накопленная в его верхней половине энергия передается в нагрузку преобразователя по цепи: отвод от средней точки 5 - 6 -9 -- 2 верхний выход 5.

1390737

Вследствие наличия в узле 6 индуктивности (в данном случае индуктивность дросселя 24) с приведенным

f к первичной стороне значения Ь 4, 5 наблюдается деление выходного напряжения Е ц или его приведенного знаI чения Е, дросселями 5 и 24 с коэффициентом деления o(I °

5 10

В результате на дросселе 5, на первичной обмотке трансформатора 21, а также на транзисторе 15 на время паузы t устанавливается напряжение, ( l5 примерно равное Е ы Ы Е „мин/2 (фиг.2). На транзисторе же 1(4) фиксируется текущее значение Е > /2 а

Вх на запертом транзисторе 3 (2) напряl жение равно значению 2с Евы и при 20

4 < 0 5 не может превышать величины

E „/2. Кроме того,оно ограничивается вк возвратными диодами известным образом (не показаны). Запертое состояние транзистора 15 исключает возможность 25 закорачивания дросселя 5 на интерва4

В момент времени запираются транзистор 2, диод 9 и отпираются транзисторы 3,4 и 15. Начинается рабочий цикл второго полупериода, при котором имеют место процессы, аналогичные описанному, но при участии симметрично расположенных элементов вторичного плеча и обратных направлениях тока и полярности напряжения в трансформаторе 21 (фиг. 2). Далее процессы повторяются последовательно и периодически. При этом ток в цепи дросселя 5 и трансформатора 21 непрерывен (15 121 на фиг,2) .

-40

Как показано йа фиг.2, напряжение

U„ 2 при: запирании транзисторов

2 и 3 также нарастает плавно, несмотря на то, что они не шунтированы -диодно-конденсаторной цепочкой (фиг,1).

В начале каждого полупериода процесс запирания транзистора 2 или 3 по времени совпадает с моментом отпирания транзисторов 3,4 или 1,2, при котором имеет место разряд соответственно конденсатора 14 или 13. Из уравнения баланса напряжений следует, что плавное спадение напряжения на дросселе 5 и конденсаторе 14 или

13 должно сопровождаться соответству- ээ ющим плавным нарастаНием напряжения на запираемом транзисторе 2 или 3.

Причем, если рассеяние между полови- нами обмотки дросселя 5 мало, то запирание транзисторов 2 и 3 происходит практически при нулевом значении тока.

Таким образом, конденсаторы 13 и

14 обеспечивают коррекцию траектории рабочей точки не только транзисторов 1 и 4, но и транзисторов 3 и 2 соответственно. Энергия, накопленная в них, практически полностью передается в узел 6 нагрузки.

Потери мощности в дополнительно введенных элементах ничтожны, так как ч.ранзистор 15 запирается при нулевом напряжении и отпирается при существенно малом напряжении по сравнению с силовыми транзисторами (более чем в 2 раза), а среднее значение тока на порядок меньше амплитудного значения.

Формула изобретения

Полумостовой транзисторный преоб-, разователь, содержащий по- два согласно последовательно соединенных силовых транзистора в каждом из плеч, точка соединения которых подключена через диод первой пары к входному выводу для подключения точки среднего потенциала источника питания, а коллектор крайнего силового транзистора первого плеча и эмиттер крайнего транзистора вторичного плеча соединены с входными питающими выводами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьппения КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь при переключении силовых транзисторов, введены вторая, третья и четвертая пары диодов, два конденсатора и дроссель, включенный между эмиттером среднего силового транзистора первого плеча и коллектором силового транзистора второго плеча и имеющий отвод от средней точки обмотки, соединенный с выходной цепью нагрузки преобразователя, и подключенный через цепочки, состоящие из последовательно соединенных диодов второй, третьей и четвертой пары к точкам соединения силовых транзисторов между собой в кажцом плече, причем диод второй пары направлен согласно, а диоды третьей и четвертой пары встречно с направлением проводимости средних транзисторов, между точками соединения диодов

5 1390737 6

Состагитель В,Моин

Техред A.Кравчук Корректор Г.Решетник

Редактор С.Патрушева

Заказ 1779/53

Тираж б65

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ilo делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 второй и третьей пары каждой цепочки

Включен дополнительный транзистор встречно по отношению к проводимости

Диодов второй пары, а между точкой соединения диодов третьей и четвертой пары каждой цепочки плеча и входным питающим выводом этого же плеча включен конденсатор.