Полумостовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Использованиев системах вторичного электропитания. Сущность изобретения: ; преобразователь содержит источник 1 входного напряжения с выводом от средней точки 2, трансформатор 5 с первой 6 и второй 7 первичными обмотками, образующими с одноименными вторичными обмотками 8 и 9 соответственно первую 10 и вторую 11 секции , транзисторы 3 и 4. первый 16 и второй 17 возвратные диоды, блок 18 управления и выпрямитель с фильтром. В схему введены первяя и вторая цепочки из последовательно включенных диода 21 и конденсатора 19 и резистор 23, что обеспечивает режим безопасного переключения транзисторов преобразователя без применения специальных корректирующих дросселей 1 ил.

СОК)З СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 M 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1661939 (21) 4863766/07 (22) 04.09.90 (46) 23.08.92. Бюл. ¹ 31 (71) Ереванский научно-исследовательский институт математических машин (72) А.Ш. Арутюнян и Э.А. Мурэдханян (56) Авторское свидетельство СССР ¹

1661939, кл..Н 02 М 3/337, 1988. (54) ПОЛУМОС t OÂÎÉ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ПОСТОЯННОЕ (57) Использование: в системах вторичного электропитания. Сущность изобретения:

„„ ц „„1757049А2

2 преобразователь содержит источник 1 входного напряжения с выводом от средней точки 2, ра сф рма ор 5 c nepeo 6 и второй 7 первичными обмотками, образующими с одноименными вторич)ными обмотками 8 и 9 соответственно первую 10 и вторую 11 секции, транзисторы 3 и 4. первый 16 и второй

17 возвратные диоды, блок 18 управления и выпрямитель с фильтром. В схему введены первая и вторая цепочки из последовательно включенных диода 21 и конденсатора 19 и резистор 23, что обеспечивает режим безопасного переключения транзисторов пре образователя без применения специальных корректирующих дросселей, 1 ил, 1757049

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для использования в системах вторичного электропитания и является усовершенствованием изобретения по авт. св, N 1661939.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД преобразователя путем обеспечения работы транзисторов в области безопасных режимов.

На чертеже представлена схема предла гаемото преобразователя.

Полумостовой преобразователь посто- янного напряжения в постоянное содержит источник 1 входного напряжения с выводом от средней точки 2, первый 3 и второй 4 транзисторы, трансформатор 5 с первой 6 и второй 7 йервичными обмотками, образующими с одноименными вторичными обмотками 8 и 9 соответственно первую 10 и вторую 11 секции, расположенные раздель.но-симметрично на магнитопроводе трансформатора 5, первый 12 и второй 13 диоды выпрямителя, выходной фильтр с дросселем 14 и емкостью 15, первый 16 и второй

17 возвратные,диоды, подключенные к отводам первичных обмоток 7 и 6, блок 18 управления, выходы которого подключены к входам управления транзисторов 3 и 4. Обмотки 6 и 7 шунтированы первой и второй цепочками из последовательно включенных диода и конденсатора 19, 21 и 20, 22 соот, ветственно и введен резистор 23, подклю ченный между точками соединения конденсатора с диодом первой и второй цепочек.

Принцип работы преобразователя в ча. сти передачи энергии с входа на выход мало отличается от общеизвестных схем. Отличие заключается в следующем. Из схемы и маркировки начал и концов обмоток транс. форматора 5 следует, что если сигналами, поступающими от блока 18 управления, открыт, например, транзистор 3. то в передаче энергии его входа на выход преобразователя участвуют обмотка 6 секции 10, обмотка

9 секции 11 и диод 13. При наличии паузы между рабочими импульсами в полупериодах, когда закрывается, например, транзистор 3, изменяется полярность напряжения на обмотках трансформатора 5, накопленная в индуктивности рассеяния обмотки 6 энергия передается в нагрузку преобразователя непосредственно через обмотку 8 той же секции 10 и открывается диод 12.

Когда обратное напряжение на нижней части обмотки 6 достигает половины входного напряжения Uлх/2, открывается диод

17 и остаток энергии, соответствующий незначительной индуктивности рассеяния между обмотками 6 и 8 секции 10, возвращается в сеть. Одновременно с началом разряда энергии индуктивности рассеяния обмотки 6 и спада тока в ней изменяется также полярность напряжения на дросселе 14 и

5 начинается известный процесс передачи накопленной в нем энергии в нагрузку через диоды 12 и 13 и обмотки 8 и 9 трансформатора 5 с последующим установлением нулевого напряжения на всех его обмотках.

Аналоничные процессы имеют место и в следующем полупериоде, когда открывается транзистор 4, Индуктивность рассеяния между обмотками разноименных секций в указанных пе15 реходных режимах выполняет функции, аналогичные функциям дросселя выходного фильтра преобразователя, т.е, является дополнением к индуктивности дросселя 14 и способствует или уменьшению габаритов дросселя. или повышению эффективности

20 фильтра

При каждом отпирании очередного по такту транзистора 3 (или 4). когда оба диода

12 и 13 одновременно открыты, на время восстановления обратного сопротивления

25 диода 12 (или 13) суммарное напряжение обмоток 8 и 9 приложено к индуктивности рассеяния между указанными вторичными обмотками. Аналогичным образом при отсутствии или недостаточности паузы между

30 рабочими импульсами, когда возможно одновременное открытое состояние обоих транзисторов на время рассасывания неосновных носителей в области базы эапирае35 мого транзистора, напряжение источника питания приложено к индуктивности между первичными обмотками 6 и 7.

Б указанных двух режимах индуктивности рассеяния между первичными или вторичными обмотками разноименных секций выполняют уже функции ограничения сквозных токов через транзисторы 3 и 4 или тока короткого замыкания через диоды 12 и 13.

При этом основная часть накопленной в ука40

45 занных индуктивностях энергии передается затем в нагрузку в одном случае непосредственно от вторичных обмоток, а в другом случае — от первичных обмоток через соответствующую вторичную обмотку аналогич50 но указанному

Для формирования безопасной траектории при выключении транзисторов 3 и 4 применены корректирующие цепочки на конденсаторах 19 и 20, диодах 21 и 22 и

3 первичная обмотка трансформатора подключается к верхнему конденсатору источника 1 входного напряжения, напряжение на котором равно половине напряжения питания. Открывается выпрямитель на диоде

55 резисторе 23. При открывании транзистора

1757049 напряжением верхнего конденсатора ис- 15

3 в момент его включения равен нулю, так точника 1 входного напряжения через диод как потенциал на эмиттере транзистора 3

21 (полярность конденсаторов указана на равен потенциалу верхней точки источника чертеже без скобок), напряжения, а ток через обмотку 6 опредеПри смене полярности управляющего ляется напряжением конденсаторов19и20, сигнала транзистор 3 начинает запираться. 20 Следовательно, в момент включения

Потенциал эмиттера понижается, диод 21 мощность на транзисторе 3 практически не открывается и напряжение конденсаторов выделяется. После включения транзистора

19 и 20 прикладывается к первичной обмот- 3 конденсаторы 19 и 20 блокированы напряке 6, обесточивая транзистор 3, Поэтому при " жением верхней половин и источника через выключении транзистора 3 era рабочая точ- 25 диод 21. При смене поляРности управляюка движется по оси токов от максимального щего сигнала транзистор 3 начинает запизначения до нуля, а затем — по оси напряже- раться, потенциал эмиттера понижается, ний от нуля (если пренебречь падением напряжения в диоде 21) до максимального диод-21 открывается и напряжения конденсаторов 19 и 20 вновь прикладываются к значения. После выключения транзистора 3

30 первичной обмотке 6, обесточивая транзи стор 3. Поэтому при выключении транзистора 3 его рабочая точка движется rio оси токов полярность напряжения на трансформаторе меняется. По истечении переходного процесса, при котором осуществляется передача накопленной в первичной обмотке от максимального значения до нуля, а затем — по оси напряжений от нуля до максимальэнергии во вторичную цепь (нагрузку) и час35 ного значения

После выключения транзистора 3 полярность напряжения на трансформаторе тично в первичный источник, напряжение на конденсаторах 19 и 20 снова понижается до уровня нуля, Аналогично при отпирании транзистора меняется, а конденсаторы 19, 20 перезаря4 конденсатор 19 заряжается по контуру жаются по контуру: обмотка 6, диод 21, кон40 первичная обмотка 6 (плюс у конца обмотки), диод 22, конденсатор 19, а конденсатор денсатор 19 — для конденсатора 19, и обмотка 6, диод 21. резистор 23, конденса20 — по контуру: первичная обмотка 6, диод тор 20 — для конденсатора 20 (полярность в

21. резистор 23, конденсатор 20 (поляр- скобках), подготавливая благоприятные усность конденсаторов показана на чертежа в 45 ловия для включения транзистора 4. Далее .скобках). При смене полярности управляю- " процессы для транзистора 4 протекают анащего сигнала транзистор 4 начинает запи- логично указанному для транзистора 3. раться, потенциал коллектора поднимается, открывается диод 22 и напряжения конденФормула изобретения саторов 19 и 20 прикладываются к первич-" 50 ной обмотке, обесточивая транзистор 4.

Полумостовой преобразователь постоПоэтому рабочая точка движется по оси тоянного напряжения в постоянное по авт.св ков от максимального значения до нуля, а ¹ 1661939, отличающийся тем, что, с затем — по оси напряжений от нуля до мак- целью повышения КПД и надежности путем симального значения. 55

Введенные цепочки влияют на работу транзисторов, обеспечивая благоприятную обеспечения работы транзисторов в области безопасных режимов, средний вывод источника входного напряжения подсоедирабочую точку при включении транзисто- нен в точке соединения первых выводов ров, когда пауза между рабочими импульсами силовых транзисторов 3 и 4 очень " введенных конденсаторов, вторые выводы которых через введенные диоды подключе5 6

13 и подключает на вход 1С-фильтра на-.. маленькая. При таком режиме работы обеспряжение вторичной обмотки 9 трансфор-: печивается отпирание транзисторов, когда матора 5, Энергия при этом передается в: потенциал на коллекторе фактически равен нагрузку и накапливается в LC-фильтре 14-: потенциалу эмиттера. Происходит это сле15, 5 дующим образом.

Одновременно конденсатор 19 заряжа- Допустим запирается транзистор 4 и ется по; первичная обмотка 7 (плюс конденсаторы 19 и 20 заряжаются обратной у начала обмотки), диод 22, резистор 23, энергиейтрансформатора5поконтуру .перконденсатор 19, а конденсатор 20 — по сле- вичная обмотка 7 (плюс у начала обмотки), дующему контуру; первичная обмотка 7. 10 диод 22, резистор 23, конденсатор 19 — для (плюс у начала обмотки), диод 220 конден-., : конденсатора 19, и обмотки 7, конденсатор сатор 20, Оба конденсатора заряжаются до 20. Полярность напряженйя на конденсато.:,уровня половины входного напряжения, йо- . рах 19 и 20 такая же, как и указано на чертесле чего конденсаторы 19 и 20 блокируются же (без скобок). Тогда ток через транзистор

1757049

Составитель Е.Саркисян

Техред M.Moðãåíòàë Корректор И.Муска

Редактор И.Шулла

Заказ 3097 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производстве i»n-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ны к соответствующим точкам соединения первых и вторых перви4»hlx обмоток трансформатора с транзисторами и соответствующим выводам введенного резистора.