Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики. Цель - упрощение путем обеспечения самовозбуждения . Преобразователь содержит две однотактные ячейки на силовых транзисторах 1 и 2 и общий выходной двухстержневой трансформатор 6 с двумя группами первичных и вторичных обмоток при размещении каждой группы на отдельном стержне. Емкостные ветви L-C-D трехполюсников 3 связаны с точками соединения силовых транзисторов 1 и 2 с первичными обмотками выходного трансформатора 6. Преобразователь содержит такж е два элемента положительной обратной связи - управляющий трансформатор 5 и трансформатор тока 4, первичные обмотки 4.1 которого включены последовательно с конденсатором 9. Насыщение сердечника управляющего транс- Форматора 5 в каждом полупериоде выключает соответствующий силовой транзистор 1 или 2, а начало его запирания, благодаря трансформатору тока, форсированно включает другой силовой транзистор 1 или обеспечивает переключение транзисторов с минимальной паузой. В варианте выполнения две другие первичные обмотки 4.3 трансформатора 4 включены с ID СО 4 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4273017/24-07 (22) 18 ° 05 ° 87 (46) 07 ° 02.89. Бюл. 11"- 5 (71) Опытное производственно-техническое предприятие уралчерметавто- . матика" (72) О.Н.Мельников (53) 62 1.3 14.58(088.8)

1 (56) Патент США Н -. 4319315, кл. Н 02 M 3/335, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N - 1339804, кл. H 02 M 3/335, 1986. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики. Цель — упрощение путем обеспечения самовозбуждения. Преобразователь содержит две однотактные ячейки на силовых транзисторах 1 и 2 и общий выходной двухстержневой трансформатор 6 с двумя

„„Я0„„1457115 А1 группами первичных и вторичных обмоток при размещении каждой группы на отдельном стержне. Емкостные ветви L-С-D трехполюсников 3 связаны с точками соединения силовых транзисторов 1 и 2 с первичными обмотками выходного трансформатора 6.

Преобразователь содержит также два элемента положительной обратной связи — управляющий трансформатор 5 и трансформатор тока 4, первичные обмотки 4.1 которого включены последовательно с конденсатором 9. Насыщение сердечника управляющего трансформатора 5 в каждом полупериоде выключает соответствующий силовой транзистор 1 или 2, а начало его запирания, благодаря трансформатору тока, форсированно включает другой силовой транзистор 1 или обеспечивает переключение транзисторов с минимальной паузой. В варианте выполнения две другие первичные обмотки 4.3 трансформатора 4 включены

1457115,, в силовые цепи силовых транзисторов

1 и 2, а дополнительная управляющая обмотка транзистора 4 поочередно коммутируется дополнительными управляющими транзисторами, управляемыми от дополнительной обмотки 5.3 транс1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики.

Цель изобретения — упрощение путем обеспечения самовозбуждения.

На фиг.1 и 2 показана. схема предлагаемого преобразователя при параллельном и последовательном включениях входов. составляющих его ячеек; на фиг.3 — то же, с токовой обратной связью, Преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) содержит две однотактные ячейки на силовых транзисторах

1 и 2, узел 3 ограничения скорости нарастания напряжения на силовых транзисторах„ трансформатор 4 тока, управляющий трансформатор 5, выходной трансформатор 6, выполненный на общем для обеих, ячеек двухстержневом магнитопроводе с соответствующим размещением на этих стержнях его обмоток двух ячеек 6. 1, 6.3 и 6.2,6.4.

Цепи размагничивания образованы размагничивающими обмотками 6.5 и

6.6, расположенными на соответствующих стержнях, и диодами 7 и 8, через которые эти обмотки подсоединены к первому входному выводу, причем другие концы обмоток объединены и подключены к второму входному выводу. Однотактные ячейки входами включены параллельно, коллекторы транзисторов 1 и 2 через первичные обмотки 6.1 и 6.2 подсоединены к первому входному выводу, а эмиттеры соединены с вторым входным выводом преобразователя.

Узел 3 ограничения скорости нарастания напряжения выполнен из двух идентичных LCD-трехполюсниках, каждый из которых состоит из конденсаформатора 5. Это повышает КПД преобразователя в широком диапазоне нагрузок. Показаны варианты включения однотактных ячеек по входу как па, раллельно, так и последовательно.

3 з.п. ф-лы, 3 ил.

2 тора 9, диодной цепочки 10 и 11 для его перезаряда и дросселя 12.

Трансформатор 4 тока имеет две первичные обмотки 4.1, выключенные последовательно в емкостные ветви 9 трехполюсников 3.

Вторичная обмотка 4.2 включена в базовые цепи силовых транзисторов

1и2.

10 Управляющий трансформатор 5 подключен через резистор 13 в выходной цепи к крайним выводам первичных обмоток 6.1 и 6.2. Вторичная обмотка 5.2 подключена к базам транзисто15 ров 1 и 2 через резистор 14.

Пунктиром показаны цепь самозапуска в виде резистора, включенного между первым входным выводом и базой транзистора 1, и резистор, вклю20 ченный в целях симметрирования намагничивающего тока между выводом вторичной обмотки 4.2 и базой ключа 2, На фиг.2 показана схема предлагаемого преобразователя с последова25 тельным входом одинаковых ячеек — с включением на входе емкостного делителя напряжения.

Цепи размагничивания в этой схеме образованы рекуперационными диода30 ми 7 и 8, включенными соответственно между вторым входным выводом и промежуточным отводом обмотки 6.1 и первым входным выводом и промежуточным отводом обмотки 6.2, Диодные ветви

10-11 трехполюсников узла 3 подключены каждая через свой дроссель 12 к средней точке входного делителя напряжения, Трансформатор 4 тока имеет две вторичные обмотки 4.2, включенные между базой и эмиттером транзисторов 1 и 2, Пусковая цепь в этой схеме представлена дополнительной обмоткой

35

3 1457 трансформатора 4 (показана пунктиром), Управляющий трансформатор 5 в этом преобразователе подключен пер5 вичной обмоткой к дополнительным обмоткам 6.7 и 6.8 выходного трансформатора 6.

Вариант преобразователя по фиг.3 дополнительно содержит управляющие транзисторы 15 и 16, эмиттеры которых соединены, форсирующую цепочку

17-18 и диоды 19 и 20, включенные в непроводящем направлении между коллектором и эмиттером транзисторов 15 и 16 соответственно, а также балластный резистор 2 1. Трансформатор тока 4 снабжен дополнительно двумя первичными обмотками 4 ° 3, включенными последовательно в силовые цепи транзисторов 1 и 2, и управляющей,обмоткой 4.4, включенной между коллекторами транзисторов 15 и 16. При этом трансформатор 5 снабжен дополнительной обмоткой 5.3, подключенной через цепочку 17-18 и балластный резистор 21 к базам управляющих транзисторов 15 и 16.

Устройство по фиг.1 (2, 3) работает следующим образом (дополнения к фиг.2 и 3 даны в скобках).

При включенном, например, транзисторе 1 и выключенном транзисторе

2 к первичной обмотке 5.1 трансформатора 5 через токоограничительный резистор 13 приложено выходное напряжение преобразователя, а с его вторичной обмотки 5.2 через балластный резистор 14 в базу транзистора

1 поступает управляющий ток, под40 держивающий его в открытом состоянии. В схеме по фиг.3 в базу этого же транзистора через обмотку 4.2 трансформатора тока 4 втекает дополнительный ток, пропорциональный то ó нагрузки — току первичной обмотки 4.3 трансформатора тока. При этом управляющий транзистор 16 открыт, а транзистор 15 закрыт, цепь управляющей обмотки 4.4 разомкнута. При входе сердечника трансформатора 5 в

50 насыщение напряжение на его вторичной обмотке (вторичных обмотках)

5.2 (5.3) падает практически до нуля.

В базах управляющих транзисторов в схеме по фиг.3 из-за наличия форсирующей цепочки 17-18 реверсируется управляющий ток, транзистор 16 закрывается, а 15 открывается, шунтируя

4 управляющую обмотку 4.4 трансформатора 4 тока. Цепь базы транзистора

1 обесточивается — начинается этап рассасывания заряда базы. При выходе транзистора 1 из насыщения ток первичной обмотки 6.1 выходного тран-. сформатора, ответвляясь в конденсатор

9 узла 3, обтекает первичную обмот— ку 4.1 трансформатора 4 тока, а ток дополнительной первичной обмотки 4.3 того же трансформатора тока начи-.. нает уменьшаться. Ток вторичной обмотки 4.2 трансформатора тока 4 форсированно выключает транзистор 1 и включает транзистор 2. Выходное напряжение преобразователя меняет знак, трансформатор 5 выходит из насыщения и на его вторичной обмотке (вторичных обмотках) 5.2 появляется напряжение, поддерживающее включенное состояние тразистора 2 и выключенное — транзистора 1. Ток вторичной обмотки 4.2 трансформатора тока в схеме по фиг.3 при этом также изменяет знак (транзистор 15 открыт, транзистор 16 закрыт) и втекает в базу того же транзистора 2, обеспечивая ток управления, пропорциональный нагрузке преобразователя. При последующем насыщении сердечника трансформатора 5 процесс повторяется.

Таким образом, очередное включе| ние каждого силового транзистора про. изводится по началу выключения другого, что и обеспечивает минимальные провалы при выпрямленном напряжении и позволяет тем самым минимизировать .выходные фильтры вторичных выпрямителей.

Скорость нарастания напряжения на транзисторах 1 и 2 ограничивается конденсаторами 9, поскольку ток размыкаемого ключа, протекающий по соот" ветствующей ему первичной обмотке выходного трансформатора 6,на время переходного процесса замыкается по соответствующей цепи 9-10-4.1 — источник входного напряжения .

Предлагаемый преобразователь является самовозбуждающимся, т.е. не содержит внешней схемы управления.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий две однотактные ячейки, выходы которых соединены параллельно, а входы — параллельно

1457115 или последовательно, при этом каждая из ячеек содержит силовой транзистор, через который первичная обмотка выходного трансформатора подключена к входным выводам ячейки, и силовой диод, через который вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к выходным выводам ячейки, цепь размагничивания сердечника выходного трансформатора и узел ограничения скорости нарастания напряжения на силовом транзисторе с первым конденсатором, цепь которого подключена к точке соединения силового транзистора с первичной обмоткой выходного трансформатора, причем выходной трансформатор является общим для обеих ячеек, а его сердечник выполнен двухстержневым с расположением на каждом стержне первичной, вторичной и размагничивающей обмоток, принадлежащих соответствующей ячейке, отличающийся тем, что, с целью упрощения путем ! обеспечения самовозбуждения, введены трансформатор тока с двумя основными первичными обмотками, каждая из которых включена последовательно в цепь первого конденсатора соответствующей ячейки, и управляющий трансформатор, первичная обмотка которого через первый резистор подключена к выходной цепи переменного тока преобразователя, причем вторичные обмотки трансформатора тока и управляющего трансформатора соединены с цепью управляющих входов силовых транзисторов.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что при параллельном соединении входов однотактных ячеек трансформатор тока и управляющий трансформатор выполнеt ны с одной вторичной обмоткой, включенной между базами силовых транзисторов, управляющий вход каждого из силовых транзисторов шунтирован

5 встречно-включенным первым диодом, а цепь первичной обмотки управляюI щего трансформатора включена между коллекторами силовых транзисторов.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что при последовательном соединении входов однотактных ячеек трансформатор тока и управляющий трансформатор выполнены каждый с двумя вторичными обмотками, каждая из которых подключена к управляющему входу соответствующего силового транзистора, а цепь первичной обмотки управляющего трансформатора подключена к согласно соединенным вспомогательным обмоткам выходного трансформатора, введенным в каждую ячейку.

4 ° Преобразователь по п.1, о т25 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, трансформатор тока снабжен двумя дополнительными первичными обмотками, каждая из кото-. рых включена последовательно в сиЗ0 ловую цепь соответствующего силового транзистора, и обмоткой управления, включенной между коллекторами двух введенных управляющих транзисторов, силовые и входные цепи каждого из которых шунтированы встречно-включенным вторым и третьим диодами, эмиттеры управляющих транзисторов объединены, а между их базами включена цепочка, состоящая из последователь40 но включенных дополнительной обмотки управляющего трансформатора, .втоторого резистора и второго конденсатора, шунтированного третьим резистором.

14571 )5

1457115

Составитель В.Моин

Техред М.Ходанич

Корректор С.Шекмар

Редактор А.Ворович

):... лводс.-венно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7488/55 Тираж 645 Подписное

BHWIIIH ;о ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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