Преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: в m-фазных устройствах для частотного пуска и импульсного пе-. ревозбуждения синхронных гистерезисных двигателей. Сущность изобретения: устройство выполнено по полумостовой схеме на составных транзисторах типа p-n-р и п-р-п, состоящих из управляющих 1 и силовых 2 транзисторов, эмиттер-базовые переходы которых зашунтированы шунтирующими транзисторами 10, управление которыми осуществляется входным трансформатором В результате передачи энергии конденсаторов 13 и 26 через входные транзисторы 19 и 31 с регулируемой конденсатором 32 задержкой и обеспечением форсированного рассасывания базовых носителей составных транзисторов 1, 2 и 4, 5 с помощью шунтирующих транзисторов 10, 12 и 24, 22 не возникают сквозные токи, что позволяет повысить КПД и надежность. 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,, SU 1750011 А1 (sl)s Н 02 M 7/538

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4836081/07 - . ство выполнено по полумостовой схеме нэ (22) 20.04,90 составных транзисторах типа р-и-р И п-р-п, (46) 23.07,92. Бюл. 3Ф 27 состоящих М3 управляющих 1 и силовых 2 (71) Научно-производственное обьедине- транзисторов. змиттер-базовые переходы ние" Полюс" которых зашунтированы шунтирующими (72) Б.fl.Îëeíèí ...транзисторами 10, управление которыми (56) Авторское свидетельство СССР .. осуществляется входным -трансформэтоN 1332491, кл. Н 02 М 7/538, 1987. ром. В результате передачи энергии конденАвторское свидетельство СССР саторов 13 и 26 через входные транзисторы

N 484628, кл, Н 03 К 5/02, 1976.. 19 и 31 с регулируемой конденсатором 32 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО задержкой и обеспечением форсированноНАПРЯЖЕНИЯ . го рассасывания базовых носителей состав(57) Использование: в m-фазных устройст- - ных транзисторов 1, 2 и 4, 5 с помощью вах для частотного пуска и импульсного пе-. Шунтирующих транзисторов 10, 12 и 24, 22 ревозбуждения синхронных гистерезисных не возникают сквозные токи, что позволяет двигателей. Сущность изобретения: устрой- повысить КПД и надежность, 2 ил.

1750011

20

30 токов обусловлено отсутствием у управляю- 45 щих и силовых транзисторов активного за50

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в мощных m-фазных мостовых инверторах для частотного пуска и импульсного перевозбуждения синхронных гистерезисных двигателей, а также в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения.

Известны импульсные усилители, выполненные по мостовой трехфазной схеме (инвертор) и по полумостовой однофазной схеме, предназначенные для преобразования напря>кения поСтоянного тока в напря>кение переменного тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является однофаэный импульсный усилитель, выполненный по полумостовой схеме, содер>кащий диодно-резистивное устройство распределения входного сигнала, конденсатор задержки переключения входных транзисторов, два силовых транзистора, соединенных с управляющими транзисторами по схеме Дарлингтона, базы которых соединены через резисторы с коллекторами двух входных транзисторов, а базы входных тра н зисторов подкл юче lbl l< устройству распределения входного сигнала и конденсатору задер>кки.

В исходном состоянии входной сигнал положительной полярности открывает силовой и управляющий транзисторы верхнего плеча, При изменении полярности входного сигнала закрываются транзисторы верхнего плеча и только после перезаряда конденсатора задержки начинают открываться и насыщаться транзисторы нижнего плеча полумостового усилителя.

К основным недостаткам данной схемы относятся низкие надежность и КПД, отсутствие возможности полного устранения протекания сквозных токов через управляющие и силовые транзисторы, особенно при применении в этой схеме мощных высоковольтных транзисторов, Наличие сквозных пирания и, как следствие, низкие надежность и КПД усилителя, выполненного по данной схеме.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД путем протекания Сквозных токов через управляющие и силовые транзисторы за счет их активного запирания в обоих плечах полумостового импульсного усилителя.

Указанная цель достигается тем, что в известном полумостовом усилителе (преобразователе), имеющем два источника питания, УСтройство распределения входного сигнала, входные, управляющие и силовые транзисторы, при этом управляющий транзистор верхнего плеча и входной транзистор нижнего плеча установлены р-и-р типа, а остальные транзисторы и-р-и типа, управляющий и силовой транзисторы каждого плеча ячейки соединены по схеме Дарлингтона, в качестве устройства, обеспечивающего активное запирание, использован четырехобмоточный входной трансформатор и по два соответствующей проводимости транзистора, которые шунтируют переходы эмиттер-база управляющего и силового транзисторов каждого плеча в момент времени их закрывания и нахождения в закрытом состоянии. Управляющие сигналы на шунтирующие транзисторы и устройство распределения входного сигнала поступают с выходных обмоток входного трансформатора. Входной сигнал поступает на первичную обмотку этого трансформатора.

Кроме того, с целью повышения КПД и надежности за счет активного запирания в обоих плечах ячейки, управляющий и сило5 вой транзисторы соединены по схеме составного транзистора, силовой транзистор верхнего плеча заменен на транзистор типа р-п-р, запуск управляющих транзисторов ка>кдого плеча в предлагаемом преобразователе невозмо>кен без введения конденсаторов, напряжения которых в соответствующей полярности прикладываются к эмиттерам входных транзисторов.

Плюсбвая обкладка конденсатора верхнего

5 плеча и минусовая обкладка конденсатора нижнего плеча соответственно соединены с плюсовой и минусовой. шинами источника питания, Общая точка, образованная вторыми обкладками этих конденсаторов. соеди0 нена с общей точкой, образованной эмиттерами входных транзисторов.

На фиг.,1 изображена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения на транзисторах разной проводимости; на фиг.2 — эпюры напряжения и тока на элементах преобразователя.

Каждая фаза m-фазного преобразователя содержит управляющий 1 и силовой 2 транзисторы типа р-и-р в верхнем плече, зашунтированном обратным диодом 3, управляющий 4 и силовой 5 транзисторы типа и-р-и в нижнем плече, зашунтированном обратным диодом б. Управляющие и силовые транзисторы в обоих плечах соединены по

5 схеме составного транзистора. Коллекторы управляющих и силовых транзисторов обоих плеч, анод обратного диода верхнего пле-. ча и катод обратного диода нижнего плеча соединены в одну точку 7, которая одновременно является выходной фазой m-фазного

1750011 преобразователя. Базовые резисторы 8 и 9 управляющего 1 и силового 2 транзисторов образуют общую точку, соединенную с общей точкой, образованной эмиттером управляющего 1 и базой силового 2 транзисторов, коллектором шунтирующего транзистора 10, эмиттер которого соединен с базовым резистором 11, эмиттером второго шунтирующего транзистора 12, плюсовой обкладкой конденсатора 13, базовым резистором 14, концом обмотки й/з входного трансформатор- и плюсовой шиной 15 питания верхнего плеча фазы преобразователя. Второй вывод резистора 11 соединен с базой транзистора 10 и через ограничивающий базовый ток транзистора 10 резистор

16 с началом обмотки W/з входного трансформатора.l Коллектор транзистора 12 соединен с базой транзистора 1. Второй вывод резистора 14 соединен с базой транзистора

12 и через ограничивающий базовый ток транзистора 12 резистор 17 с началом обмотки W3 трансформатора. База транзистора 1 через ограничивающий базовый ток резистора 18 соединена с коллектором входного транзистора 19, Базовые резисторьг20 и 21 управляющего 4 и силового 5 транзисторов образуют общую точку, соединенную с общей точкой, образованной эмиттером управляющего 4 и базой силового 5 транзисторов, коллектором шунтирующего транзистора 22, эмиттер которого соединен с базовым резистором 23, эмиттером второго шунтирующеготранзистора 24, базовым резистором 25, минусовой обкладкой конденсатора 26, концом обмотки W4 входного трансформатора и минусовой шиной питания нижнего плеча фазы преобразователя.

Второй вывод резистора 23 соединен с базой транзистора 22 и через ограничивающий базовый ток транзистора 22 резистор

28 — с началом обмотки W4 входного трансформатора. Коллектор транзистора 24 объединен с базой транзистора 4. Второй вывод резистора 25 соединен с.базой транзистора

24 и через ограничивающий базовый ток транзистора 24 резистор 29 с началом обмотки W4 входного трансформатора. База транзистора 4 через ограничивающий базовый ток транзистора 4 резистор 30 соединена с коллектором второго входного транзистора 31. Эмиттеры входных транзисторов 19 и 31, одна обкладка конденсатора

32 задержки, конец обмотки Wz входного трансформатора, минуссвая обкладка конденсатора 13 и плюсовая обкладка конденсатора 26 соединены в общую точку, Вторая обкладка конденсатора задержки соединена с общей точкой, образованной базовыми резисторами 33 и 34, второй вывод резистора 33 подклю-".н к базе транзистора 19, а второй вывод резистора 34 к базе транзистора 31, начало обмотки й/ входного трансформатора подключено к общей точке, 5. образованной резисторами 35 и 36. Второй вывод резистора 35 соединен с катодом диода 37, а анод этого диода подключен к базе входного транзистора 19, Второй вывод резистора 36 соединен с анодом диода 38, а

10 катод этого диода подключен к базе второго входного транзистора 31, Входной трансформатор, резисторы

33...36 с диодами 37 и 38 образуют диоднорезистивное устройство распределения

15 входного сигнала, который подается на первичную обмотку W> (точки 39 и 40/.

Полученная силовая ячейка-фаза может быть включена в ffl-фазный преобразователь напряжения постоянного тока с выхо20 дами 7„7!,,7

Преобразователь работает следующим образом.

При появлении на входе 40 сигнала положительной полярности на соответствую25 щих выводах выходных обмоток М/2, Э/з, Wq входного трансформатора образуется на пряжение того же знака, при этом по цепи резистора 36, диод 38, резисторы 34 и 33 открывается входной транзистор 19, по це30 пи начало обмотки W4 входного трансформатора, резистор 28 открывается шунтирующий транзистор 22, а через резистор 29 — второй шунтирующий транзистор

24 нижнего плеча ячейки, Второй входной

35 транзистор 31, шунтирующие транзисторы

10 и 12 верхнего плеча ячейки остаются закрытыми. Под действием напряжения обмотки В/г входного трансформатора заряжается конденсатор 32 задержки с ус40 тановлением напряжения положительной полярности в общей точке, образованной резисторами 33 и 34, а напряжением конденсатора 13 за счет подачи отрицательного потенциала на базу управляющего транзи45 стора 1 через входной транзистор 19, резистор 18 открыты управляющий транзистор 1 и силовой транзистор 2, При смене полярности входного сигнала, когда на входе 40 устанавливается сигнал отрицательной полярности, на

50 соответствующих выводах обмоток Wz, И/з, \И4 входного трансформатора изменяется полярность напряжения; что приводит к открыванию шунтирующих транзисторов 10 и

12 по цепи начало обмоток Ф/з, резисторы

55 16 и 17 соответственно, обеспечивая надежное рассасывание неосновных носителей управляющего 1 и силового 2 транзисторов верхнего плеча. ячейки в течение времени . переэаряда конденсатора задержки 32 под

20

50 действием напряжения обмотки Wz противоположной полярности, передаваемого на базу входного транзистора 31 по цепи резистор 35, диод 37, резисторы 33 и 34 и запиранию ранее открытых шунтирующих транзисторов 24 и 22. После смены полярности напряжения на конденсаторе 32 эадер>кки за счет времени его перезаряда образуется пауза между открывающими напря>кениями, затем открывается транзисторный токовый ключ 31 и напряжение конденсатора 26 положительной полярности открывает управляющий транзистор 4 и через открывающийся переход эмиттер-база силового транзистора 5 замыкается цепь с минусовой обкладкой конденсатора 26, обеспечивая, тем самым, протекание базоваго тока управляющего транзистора 4 и открывание силового транзистора 5 с соответствующей задер>ккой. В это время после смены полярности на обмотках йlз и Wq входного трансформатора закрь|ваются дополнительные транзисторы 24 и 22 и открываются дополнительные транзисторы 12 и

10, шунтируя переходы эмиттер-база ранее откр->гых управляющего 1 и силового 2 транзисторов соответственно, обеспечивал быстрое рассасывание неосновных носителей в закрывающихся 1 и 2 транзисторах. В дальнейшем процесс переключения транзисторов повторяется. 3пюры напряжения и тока, поясняющие рабату элементов фазы преобразователя, приведены на фиг.2, где показаны заштрихованные области, которые соответствуют времени перезаряда конденсатора

32 и времени, в течение которого происходит рассасывание неосновных базовых носителей управляющих 1, 4 и силовых 2, 5 транзисторов, Испытания макета преобразователя подтвердили, что по сравнению с известным, в котором через управляющие и силовые транзисторы в процессе эксплуатации при изменении параметров ЗРИ возможна появление сквозных токов, в предлагаемом устройстве в результате передачи энергии конденсаторов.13 и 26 через входные транзисторы 19 и 31 с регулируемой конденсатором 32 задержкой и обеспечением форсированного рассасывания базовых носителей транзисторов 1, 2 и 4, 5 с помощью транзисторов 10, 12 и 24, 22 соответственно не возникают сквозные токи, чта позволяет повысить КПД и надежность работы управляющих и силовых транзисторов преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, каждая из m фаз которого состоит из двух последовательно соединенных плеч, включенных между входными выводами, каждое из которых содержит силовой и управляющий транзисторы, база-эмиттерные переходы которых зашунтированы первыми резисторами, базы управляющих транзисторов подсоединены к коллекторам входных транзисторов противоположного типа проводимости, эмиттеры которых соединены между собой и образуют первые управляющий и выходной выводы, при этом второй управляющий вывод подсоединен к точке соединения резисторов диодно-резистивного узла, свободные выводы которых через диоды. включенные встречно по отно- . шению направления протекания базовых токов входных транзисторов, подключены к базам входных транзисторов, база-эмиттерные переходы которых через базовые резисторы подключены к конденсатору задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем исключения сквозных токов, введен емкостный делитель напряжения, подсоединенный к входным выводам, средняя точка которого подсоединена к первому выходному выводу, при этом база-эмиттерные переходы силовых и управляющих транзисторов, включенных по схеме составного транзистора, зашунтированы соответствующими введенными шунтирующими транзисторами, управляющие входы которых подсоединены через введенные базовые резисторы к соответствующим управляющим обмоткам введенного трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена к управляющим выводам, а первичная обмотка трансформатора подключена к выходу блока управления, при этом все транзисторы, кроме входных, в каждом плече выбраны одного типа проводимости, а проводимости силовых транзисторов в плечах каждой фазы противоположны.

1750011 3Х

ОЕмотеи

И 1- W9

ou@ow гор ажфО малтара

4 -о

Гала нз исл7п

pad УР /2 4-з ЙМЙДЛ70,юпР 2Р29

4 -Э анзиьщр 5 A

Трщдислтоа 2

М

Tpuwaclerrrupa 5

Составитель Б.Оленин

Техред М.Моргентал

Редактор Е.Папп

Корректор О,Ципле

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2602 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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