Стабилизированный конвертор

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз CDBBTcKNx

Социалистических

Республик (1и 773861 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.04.79 (21) 2746985/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет(51) Ч. Кл.

H 02 Я 3 335

Госудврствеииый комитет (53) УДК 621.314..57 (088.8) Оп1 бликовано 23.10.80. Бюллетень,¹ 39 по делом изобретений и открытий

Дата опубликования описания 28.10.80 (72) Автор изобретения

А. С. Ьаскин ФЙЦ

Научно-исследовательский институт управляющих вычислительных машин (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВЛНН1э1И КОНВЕРТОР

Изобретение относится к промышленной радиоэлектронике и может найти применение в источниках электропитания средств вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный конвертор, содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности, выполненный по полумостовой схеме, одной диагональю соединенной с выводами для подключения питаюгцего источника, а другой — с первичной обмоткой выходного трансформатора, . торичная обмотка которого через выпрямитель и индуктивно-емкостной фильтр соединена с выводами для подключения нагрузки, к которым подключен один вход широтно-импульсного модулятора, другой его вход соединен с выходными цепями транзисторов усилителя мощности, и два двухобмоточных дросселя, в каждом из которых первая обмотка включена в коллекторную цепь соответствующего транзистора усилителя мощности, а в последовательной цепи второй обмотки включен диод, параллельно первичной обмо1ке выходного трансформатора включен конденсатор, вторые обмотки дросселей объединены - ерез l помянутые диоды и подключены к дополнительному конденсатору, соединенному через донолHèTåëbíûé дрoсселb с вbIBoдами для подключения нагрузки (1).

Недостатки стабилизированного конвертора — — малая надежность и большие габариты.

Наиболее близким техническим решением является стабилизированный конвертор, содержа.ций транзисторный мост, одна диагональ которого подключена и входным выводам и зашунтирована емкостным делителем, а другая диагональ подсоединена к первичной обмотке выходного трансформатора и к двуM последовательно c oåëèíåííûì первичным обмоткам дополнительных трансформаторов, общая точка которых присоеди15 нена к средней точке емкостного делителя, крайние выводы вторичных обмоток объединены через диоды и подсоединены к блоку управления, управляющие выводы которого подключены к управляю цим входам тран20 зисторов, а средние выводы обьединены и подсоединены ко входному — выходному выводу блока управления (2).

Недостатки устройсгва отсутствие цепей, обеспечиваю них снижение мгновенных

77386

3 потерь мощности и формирования безопасных траекторий переключения транзисторов, что весьма существенно при его использовании в составе стабилизированного конвертора источника питания с бестрансформаторным входом.

Целью изобретения является повышение надежности за счет снижения мгновенных потерь и формирования безопасных траекторий переключения силовых транзисторов конвертора.

Указанная цель достигается тем, что в стабализированном конверторе в коллекторные цепи транзисторов включены два дросселя, имеющие по две рабочие обмотки и одну обмотку разряда, причем рабочие обмотки каждого дросселя включены соответственно в противоположные плечи транзисторного моста, а обмотки разряда соединены последовательно-встречно друг с другом и их обшая точка подсоединена к одному из входных выводов дополнительного LC-фильтра, второй входной вывод которого соединен через диоды с крайними точками упомянутых обмоток, а выход подключен к выходу устройства и блоку управления, кроме того, первичная обмотка выходного трансформатора зашунтирована конденсатором. м

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема мостового стабилизированного конвертора.

Мостовой стабилизированный конвертор содержит транзисторный мост на транзисторах 1 — 4,,выходной трансформатор 5, выпрямитель 6, фильтр 7, блок 8 управления с управляющим узлом 9 и формирователями

10, 11 управляющих импульсов, емкостный делитель 12, дополнительные трансформаторы 13, 14, дополнительные диоды 15 — 18, включенные во вторичные обмотки дополнительных трансформаторов, первый дроссель с рабочими обмотками 19, 20 и обмоткой 21 разряда. второй дроссель с рабочими обмотками 22, 23 и обмоткой 24 разряда, диоды

25, 26, включенные в обмотки разряда дрос- 4о селей, LC-фильтр 27, конденсатор 28.

Узел 9 управления может содержать задаюший генератор, делитель частоты, широтно-импульсный модулятор. Формирователи

10, 11 управляюших импульсов имеют на входе схему совпадения и могут иметь предоконечные каскады, воздействуюшие на базовые пепи силовых транзисторов.

Выходное напряжение конвертора на транзисторах 1 — 4 через выходной трансформатор 5 поступает на выпрямитель 6. Вы- о прямленное напряжение сглаживается фильтром 7 и поступает на выводы для подключения нагрузки, а также на вход управляющего узла 9 блока 8 управления.

Емкостной делитель 12 обеспечивает напряжение на первичных обмотках трансфор55 маторов 13, 14 в то время, когда один из силовых транзисторов противоположных плеч моста заперся при выключении, а в другом идет процесс рассасывания неосновных носителей.

В коллекторные цепи транзисторов 1 и 4 включены рабочие обмотки 19 и 20 первого дросселя. В коллекторные цепи транзисторов

2 и 3 включены рабочие обмотки 22 и 23 второго дросселя. Обмотки 21 и 24 разряда этих дросселей подключены через диоды 25 и 26 к входу узла разряда 1С-фильтра 27.

Первичная обмотка вы одного трансформатора 5 зашунтирована конденсатором 28, последовательно с которым может быть включен резистор, демпфируюший паразитные колеба ия импульсов коллекторного тока транзисторов 1 — 4.

Г1ри отпирании силовых транзисторов противоположных плеч, например 1, 4, входное напряжение прикладывается к рабочим обмоткам 19, 20 первого дросселя и нарастание коллекторного тока транзисторов 1, 4 происходит при нулевом коллекторном напряжении, т. е. в транзисторах полностью отсутствуют потери при включении. Диод 25 при этом заперт обратным напряжением на обмотке 21. При запирании транзисторов 1, 4 конденсатор 28 разряжается на первичную обмотку трансформатора 5, поддерживая некоторое время ток в нагрузке за счет накопленной в нем энергии. При этом спад коллекторных токов транзисторов 1, 4 происходит при относительно низком напряжении на коллекторах и потери при выключении снижаются. Мгновенная и средняя мощности рассеяния в транзисторах при этом сушественно уменьшаются. Траектория рабочей точки выходной характеристики каждого транзистора лежит в благоприятной зоне и значительно удалена от области вторичного пробоя, что повышает надежность работы стабилизированного конвертора. При запирании транзисторов 1, 4 отпирается диод 25 и энергия, запасенная в магнитном поле дросселя, через обмотки 21, диод 25 и LC-фильтр

27 поступает на выход стабилизированного конвертора.

Если силовые транзисторы 1, 4 открыты, то 2,3 — закрыты. Начала обмотоктрансформаторов 13, 14 (отмечень: точкой) находятся под положительным потенциалом. Диоды 15, 17 открыты, а диоды 16, 18 — закрыты.

На узел 11 через диоды 15, 17 подается положительный сигнал, запрещающий подачу управляющих импульсов на транзисторы 2, 3

В конце рабочего полупериода с баз транзисторов 1, 4 снимаются управляющие импульсы, формируемые узлом 10, и начинается процесс рассасывания неосновных носителей в базах. Если этот процесс закончился раньше в транзисторе 1 и последний запирается, пропадает напряжение на обмотках трансформатора 13 и диод 15 запирается. Однако блокируюший сигнал на узел 11 продолжает поступать через открытый диод 17 с обмотки трансформатора 14. После запирания транзистора 4 сигнал блокировки .нимается. и

773861 с узла 11 на транзисгоры 2, 3 подаются отпирающие импульсы. На обмотках трансфор маторов 13, 14 появляется напряжение обратной полярности, отпираются диоды 16, 18 и на узел 10 поступает положительный сиг нал, запрещающий подачу управляющих импульсов на транзисторы 1, 4.

Таким образом, B схем» осупгествляется контроль состояния ;lждсго силового транзистора и разрешается подача управляющих импульсов в данном полупериоде на закрытие силовых транзисторов моста только после того, как полностью закроются оба силовые транзисторы. открытые в предыдущем полупериоде, что исключает появление сквоз ных токов и повышает надежность работы конвертора.

В момент включения транзисторов 1, 4 входное напряжение поровну делится между рабочими обмотками 19 и 20 дросселя и на узлы 10, 11 через диоды 15 — 18 не могут поступить сигналы, нарушающие работу блока 8 управления. Аналогичный -ффект можно получить при использовании вместо 00моток 19, 20, 23, 22 отдельных дросселей. Если же использовать два дросселя с одной рабочей обмоткой, включенных, например в коллекторные цепи транзисторов 1, 2, то при включении транзисторов 1, 4 все Входное напряжение приложится к дросселю, включенному вместо обмотки 19, напряжение HB начале первичной обмотки трансформатора

13 будет иметь отрицательную полярность и через диод 16 на вход узла 10 поступит паразитный импульс, блокирующий управляющие сигналы транзисторов 1, 4. При этом возникает неустойчивый режим, нарушающий нормальную работу конвертора.

Следовательно, введение в двухобмоточный дроссель дополнительной рабочей обмотки позволяет в мостовом стабилизирован. ном конверторе с автоматически.! предотвращением сквозных токов обеспечить снижение мгновенных потерь и увеличение надежности устройства при помощи двух-трех обмоточных дросселей включением рабочих обмоток каждого дросселя в коллекторные цепи транзисторов противоположных плеч моста.

Фор.11ула «зобретеная

Стабилизированный конвертор, содержащий транзисторный мост, одна диагональ которого подключена к входным выводам и

ЗаШУНтИРОВаиа e»I OC! II»IV ДЕЛИТЕЛЕМ, а ДРУгая диагональ подсоединена к первичной обмотке выхо..IHol0 трансформатора и к двум последовательно соединенным первичным обмоткам дополнительнь1х трансформаторов, общая точка которых присоединена к средней то .ке ем костного дел итсля, крайние выводы вторичных обмоток объединены через диоды и подсоединены к блоку управления,;.правляющие Выводы которого подключены к уl.! таьляющим В. одам транзисторов, а средние выводы объединены и подсоединень; к в. одному- — выхос1ному выводу блока управления, отдача:сажайся тем, что. с целью повып1енпя надежнос1п, в коллекторные цепи транзист !ров включены два дросселя, имеюгцие по две рабочие обмотки и одну обмотку разряда. причем рабочие обмотки каждого дросселя Включ1. ньl соответственно В прОтпвоположцые плечи транзисторного моста, а обх1отк:! разряда соединены последовательно встречно друг с другом и их общая точка подСОС ДИ и! iId К ОД1.;ОМХ 113 ВХОДНЫХ ВЫВОДОВ ДО.п>,1:IIIToëüíoãо 1.С-фильтра, второй входной выво; которого соединен через диоды с крайними -.Очками упомянутых обмоток. а выход по 1ключс; к выходу устройства и блоку уп;1ав.!е !ия, кроме тогс1, !1срвичная обмотка выходного трансформагора зашунтирована кон|1 л тг»П!

Исто-I»IèI» 1 информàLI!Iè, -;!рипятые во внимание при экспертизе

Е Авторское свидетельство СССР !10 заявке . » 2516168, 24-07, кл. Н 02 М 7 537, 24. 02. 78.

2. АBT<äc!oc свндстельсTво СССР, х » 594567, кл. Н 0 М 7,. 537, 1978.

773861

+ сГ!

Редактор М. Ликович

Заказ 7526/76

Составитель Т. Ершова

Техред К. Шуфрич Корректор Ю. Макаренко

Тираж 783 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4