Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением

 

Изобретение относится к области электротехники , в частности к преобразователям напряжения из постоянного в переменное , и может быть использовано в малогабаритных источниках питания малой мощности повышенной частоты преобразования : я (единицы и сотни ватт), например в гибридных источника.х питания с выходной мощностью до 20 Вт. Цель изобретения - повыщение КПД и расширение диапазона рабочих частот. Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением содержит переключающие транзисторы 1, 2, трансформатор 3 тока и выходной трансформатор 4. Выходной трансформатор 4 снабжен двумя дополнительными обмотками 8, 9, каждая из которых включена параллельно базоэмиттерному переходу соответствующего транзистора 1 (2) через последовательно включенные обмотку 10(11) дросселя 12 насыщения, резистор 13(14) и диод 15(16). Обмотки 10, 11 дросселя 12 насыщения размещены на сердечнике трансформатора 3 тока ортогонально его обмоткам 5, 7. 1 ил. ивы (Л со со О5 ГчЭ О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1396226

AD 4 H 02 M 7 537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4/Ь х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3877536/24-07 (22) 04.04.85 (46) 15.05.88. Бюл. № 18 (72) В. И. Хандогин и Н. И. Стуковнин (53) 621.314.57 (088.8) (56) Источники вторичного электропитания:

Справочное пособие под ред. Ю. И. Конева. М.: Радио и связь, 1983, с. 160. (54) НЕРЕГУЛ И РУЕМЫ Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ С ТОКОВЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразователям напряжения из постоянного в переменное, и может быть использовано в малогабаритных источниках питания малой мощности повышенной частоты преобразования (единицы и сотни ватт), например в гибридных источниках питания с выходной мощностью до 20 Вт. Цель изобретения — повышение КПД и расширение диапазона рабочих частот. Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением содержит переключающие транзисторы 1, 2, трансформатор 3 тока и выходной трансформатор 4. Выходной трансформатор 4 снабжен двумя дополнительными обмотками 8, 9, каждая из которых включена параллельно базоэмиттерному переходу соответствующего транзистора 1 (2) через последовательно включенные обмотку 10 (1 i ) дросселя 12 насыщения, резистор 13(14) и диод 15(16). Обмотки 10, 11 дросселя !2 насыщения размещены на сердечнике трансформатора 3 тока ортогонально его обмоткам 5, 7. 1 ил.

1396226!

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям напряжения из постоянного в переменное или постоянное, и может быть использовано в малогабаритных источниках питания малой мощности повышенной частоты преобразования (единицы и сотни ватт), например, в гибридных источниках питания с выход ной мощностью до 20 Вт.

Цель изобретения — повышение КПД и расширение диапазона рабочих частот.

На чертеже приведена принципиальная схема нерегулируемого преобразователя напряжения с токовым управлением.

Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением содержит переключающие транзисторы 1 и 2, трансформатор 3 тока и выходной трансформатор 4, причем коллекторы транзисторов

1 и 2 через обмотки 5 трансформатора 3 тока и обмотку 6 выходного трансформатора 4 соединены с одной шиной питания, эмиттеры — с другой шиной питания, а обмотки 7 трансформатора 3 тока включе-! ны в базовые цепи переключающих транзисторов 1 и 2. Выходной трансформатор 4 снабжен двумя дополнительными обмотками 8 и 9, каждая из которых включена параллельно базоэмиттерному переходу соответствующего транзистора 1(2) через последовательно включенные обмотку 10(11) дросселя 12 насыщения, резистор 13(14) (в ряде случаев резистор выполняется переменным) и диод 15(16). Резистор !7 и диод 18 необходимы для обеспечения работоспособности устройства при пониженной температуре, различных токах нагрузки и для обеспечения пуска в первоначальный момент времени.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход устройства постоянного напряжения через резистор 17, который обычно подключается к средней точке обмотки 6 выходного трансформатора 4, подается постоянное смещение на базы транзисторов 1 и 2, при наличии несимметрии параметров транзисторов 1 и 2 один из транзисторов открывается, а другой лавинообразно закрывается. Ток через транзистор 1 увеличивается, что вызывает увеличение тока в обмотке 7 трансформатрра 3 тока. Транзистор 1 входит в режим насыщения, и к обмотке 6 выходного трансформатора 4 прикладывается напряжение, равное U„„. Это напряжение трансформируется и поступает в нагрузку.

К обмотке дросселя 12 насьицения прикладывается напряжение U+U„, что вызывает его перемагничивание по полному циклу петли гистерезиса. Уравнение токов для точки А в этом режиме определяется следующим образом; I> = III + 1ц

При насыщении дросселя насыщения резко возрастает ток намагничивания 1ц, ограничиваемый резистором 13, следователь2 но, увеличивается ток ls. При постоянстве тока 17 ток базы I> меняет знак на противоположный и рассасывание транзистора происходит значительным отрицательным током.

Время рассасывания

I б 16 т „,= т„1п 1 + и б

10 где 1б Iб — базовые токи транзистора при

z отпирании и запирании.

Частота переключения преобразователя

v+u, 4% пВ,Я, (1) где WILLI — число витков обмотки 10;

В, — индукция насыщения сердечника дросселя насыщения;

Q- — площадь сечения сердечника дрос20 селя.

При V,, )) Ua. частота преобразования не зависит от тока нагрузки и температуры окружающей среды (без учета характеристик сердечника дросселя 12 насыщения).

Величина тр, при рассасывании отрицательным током снижается с (0,4 — 1,4) т„(при

42=0) до (0,03 — 0,05) т. (при Iб (0) .

При расчете дросселя насыщения следует учитывать, что 1„, должна быть выше частоты преобразования, определяемой характеристиками сердечника трансформатора 3

Величина резисторов определяет необходимый pBccBcbIBBIOIll,ий ток транзисторов.

Кроме того, регулировка резисторов 13 и 14 обеспечивает параметрическое симметрирование преобразователя по любому известному критерию: минимум пульсаций выходного или входного напряжения, максимум КПД и т.д. в одном из режимов работы.

Выражение (1) определяет взаимосвязь между величиной резисторов и частотой преоб40 разования, однако дает лишь приблизительное значение частоты. Более точное выражение можно определить следующим образом: U p —— (1 + 1б ) — T>RIs(I )== (Uoc+ н,е, 4 + 1- 6. ) — К з(), где Н„1, — коэрцитивная сила и средняя длина магнитной силовой линии сердечника дросселя насыщения.

Изменение вепичины RIs(I<) приводит к изменению Идр, а следовательно, как вытекает из выражения (1), длительности отрицательного или положительного полупериода напряжения.

Обмотки 10 и 11 дросселя 12 насыщения размещены на сердечнике трансформатора 3 тока ортогонально его обмоту кам 5 и 7. В сердечнике образуются скрещенные поля, индукция в сердечнике определяется следующим образом: В = В +

+-- В, но

1396226

Формула изобретения

Составитель Н. Дьякова

Редактор А. Огар Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 1976/54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Q, — площадь сечения сердечника по

Яст„направлениям х, у соответственно; к — количество диодов в базовой цепи, включая базовый переход транзистора.

Тогда частота переключения определяется следующим образом:

При насыщении сердечника трансформатора 3 тока одновременно уменьшается базовый ток 1т (резко возрастает намагничивающий ток 1„по направлению у) и увеличивается ток 1в — отрицательный рассасывающий ток (резко возрастает намагничиваюший ток 1„по направлению х). В данном случае магнитных насышающихся элементов два: трансформатор 3 тока и дроссель 12 насыщения, причем ток 1, выбирается меньшим, так как при этом нет необходимости компенсировать протекающий ток 1т.

Изменение величин R резисторов 13 и 14 также приводит к регулированию длительностей полупериодов.

Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением, -содержащий переключающие транзисторы, трансформатор тока и выходной- трансформатор, причем коллекторы транзисторов через первые обмотки трансформаторов тока и обмотку выходного трансформатора соединены с одной шиной питания, эмиттеры — с другой шиной питания, а другие обмотки трансформатора тока включены в базовые цепи переключающих транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения диапазона рабочих частот, он снабжен дросселем насыщения с двумя обмотками, размещенными на сердечнике трансформатора тока ортогонально его обмоткам, выходной трансформатор снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая из которых включена параллельно базоэмиттерному переходу соответствующего переключающего

25 транзистора через последовательно соединенные обмотку дросселя насыщения, резистор и диод.