Двухтактный конвертор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 130680 (21) 2939272/24-07

Союз Советскик. Социапистичвских

Республик и11911671

f$)) М Кд 3 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Н 02 М 3/335

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (331УДК621. 314. 58 (088, 8) Опубликовано 070382. бюллетень Йо 9

Дата опубликования описания 07.03.82 (72) Автор изобретения

В-Ю.Медведев (71) Заявитель (54) ДВУХТАКТНЫЙ КОНВЕРТОР

Изобретение относится ко вторич° ным источникам питания, в частности к преобразователям напряжения, и может быть использовано в радиоэлектронной и радиотехнической промышленности

Для питания различной аппаратуры применяются конверторы, выполненные по полумостовой или мостовой схеме с непосредственным выпрямлением сетевого напряжения и дальнейшим преобразованием его на повышенной частоте в необходимые номиналы постоянного напряжения. В реальных схемах конверторов мостового или полумостового типа возникает асимметрия работы плечей моста, например, из-за технологического разброса параметров транзисторов, диодов, при изменении тока нагрузки и т.д.

Известен конвертор, .выполненный по двухтактной схеме, содержащий выходной трансформатор с дополнительной обмоткой и обмотками положительной обратной связи, коммутирующий дроссель с дополнительной обмоткой, подсоединенной .к дополнительной обмотке трансформатора 1 ).

В известном устройстве удалось устранить только одну из причин

:асимметрии — технологический разброс по прямому напряжению баэа-эмиттерных переходов транзисторов и последовательно включенных с дросселем диодов.

Известен также двухтактный полумостовой конвертор, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого включена в диагональ моста, обмотки положительной обратной связи подключены через базовые резисторы к база-эмиттерным переходам транзисторов, индуктивный элемент, обмотки которого связаны через разделитель. 15. ные диоды и дополнительные обмотки транзистора с указанными база-эмиттерными переходами. В указанном конверторе длительность перемагничива- ния дросселя не зависит от технологического разброса по прямому напря жению эмиттерных переходов транзисторов. Для воэможности симметрирования работы схемы введен переменный резистор (2).

Существенными недостатками данного конвертора являются ручная регулировка переменным резистором и относительно узкий диапазон регулировки по устранению асимметрии.

911671

20

55 го делителя 1 и 2.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является двухтактный конвертор, содержащий мост, плечи которого образованы коммутирующими транзисторами.и емкостныи делителем, трансформатор, первичная обмотка ко, торого включена в одну диагональ моста, другая диагональ которого подключена ко входным выводам, а вторичная через выпрямитель и емкостный фильтр подсоединена к выходным выводам, при этом обмотки положительной обратной связи через базовые резисторы подключены к база-эмиттерным переходам коммутирующих транзисторов, два частотозадающих индуктивных элемента, обмотки которых связаны через разделительные диоды и дополнительные обмотки трансформатора с указанными база-эмиттерными переходами." Симметрирование плеч указанного конвертора осуществляется вручную переменным резистором, а для повышения устойчивости отсимметрированного состояния параллельно первичной обмотке трансформатора подключен конденсатор g3).

Указанный конвертор характеризуется тем, что подключения параллельно первичной обмотке трансформатора конденсатора недостаточно для устранения асимметрии работы плеч конвертора, и требуется регулировка переменным резистором вручную. Поддержание же устойчивости предварительно отсимметрированного переменным резистором состояния схемы с помощью указанного конденсатора эффективно лишь при небольших изменениях рабочей .! температуры и при условии незначи- 4Q тельного разброса параметров тран.— зистора. Кроме того, наличие конденсатора в данном конверторе ухудшает фронты импульсов выходного напряжения. Перечисленные недостатки особенно сказываются на работе с увеличением его рабочей частоты. При работе конвертора на повышенных частотах возникающая разница времени перемагничивания сердечника дросселя в прямом и обратном направлениях приводит к существенной асимметрии длительности включенного состояния транзисторов и возрастанию колиекторного тока и рассеивания мощности одного из транзисторов, что может привести к выходу его иэ строя.

° Цель изобретения - автоматическое устранение асимметрии работы схемы.

Укаэанная цель достигается тем, что в двухтактный конвертор введены резистивный делитель, включенный параллельно с емкостным, усилитель, диоды и резисторы, а упомянутые индуктивные элементы выполнены в виде .двух обмоточных дросселей, одни из концов обмоток которых подключен к средней точке емкостного делителя, а вторые концы через последовательно соединенные диод и резистор подключены к выходу усилителя, вход которого соединен со средней точкой резистивного делителя.

При этом первичная обмотка трансформатора может иметь отвод, соединенный со входами двух однополупериодных выпрямителей, каждый из которых содержит диод и конденсатор, выходами подключенных ко входным питающим выводам усилителя.

На чертеже изображена принципиальная схема двухтактного конвертора.

Устройство содержит мост, образованный емкостным делителем напряжения на конденсаторах 1 и 2 и коммутирующими транзисторами 3 и 4, трансформатор 5, первичная обмотка 6 которого включена в диагональ моста, вторичная обмотка 7 через выпрямитель 8 и емкостный фильтр 9 подсоединена к выходным выводам конвертора, а обмотки 10 и 11 положительной обратной связи через базовые резисторы 12 и 13 подключены к база-эмиттерным переходам транзисторов 3 и 4, два двухобмоточных частотозадающих дросселя 14 и 15, Первые обмотки 16 и 17 которых связаны через разделительные диоды 18 и 19 и дополнительные обмотки 20 и 21 трансформатора 5 с указанными база-эмиттерными переходами, резистивный делитель, образованный резисторами 22 и 23, включающий параллельно емкостному делителю 1 и 2, усилитель 24, два однополупериодных выпрямителя, образованных диодами 25 и 26 и конденсаторами 27 и 28 соответственно, входы выпрямителей соединены с дополнительным отводом 29 первичной обмотки б трансформатора 5, вторые обмотки 30 и 31 дросселей 14 и 15, подключенные одним концом к средней точке.емкостного делителя 1 и 2, вторым концом через последовательна соединенные диоды 32 и 33 и резисторы 34 .и 35 связаны с выходом делителя 22 и-,23.

Конвертор снабжен диодами 36 и 37, включенными параллельно база-эмиттерным переходам транзисторов 3 и 4 для защиты последних от пробоя обратным напряжением, и конденсатором 38, включенным между входом усилителя 24.и средней точкой емкостноКонвертор работает следующим образом..

Допустим, что транзистор 4 открыт,, тогда обмотка 6 оказывается подключенной к конденсатору 2, и под действием напряжения, приложенного к

911671 мотки 11 через резистор 13. Транзисдиодом 36 и обмоткой 20 трансформаторезистором 34 и выходом усилителя 24.

Питание усилителя 24 осуществляется двухполярным напряжение, полученным относительно средней точки

40 емкостного делителя 1 и 2. Для этого н конверторе первичная обмотка 6 трансформат©ра 5 снабжена дополнительным отводом 29, соединенным со входами двух однополупериодных вы4$ прямителей, каждый из которых содержит диод и конденсатор, а выходы которых подключены ко входам питания усилителя 24. Для сглаживания пульсаций напряжения, поступающего на Рабочий вход усилителя, конвер.тор снабжен конденсатором 38.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает эффективное устранение эсимметрии, нызнанной различ ными причинами, исключает ручные регулировки, улучшает форму выходного напряжения, повышает надежность конвертора, что особенно важно в условиях серийного производства, когда есть вероятность установки в конd0 вертор транзисторов и других элементов со значительным разбросом параметров, и в условиях эксплуатации при изменении температуры окружающей среды н широких пределах. Кроме то65 го, конвертор может работать на поней, начинается перемагничивание сердечника трансформатора 5. Транзистор 4 открыт током, протекающем через его эмиттерный переход от обтор 3 закрыт под действием прямого напряжения на диоде 36 за счет тока, протекающего от обмотки 10 через резистор 12.

Сердечник дросселя 15 начинает перемагничиваться в прямом направлении под действиел напряжения обмотки 21, приложенного к обмотке 17 через эмиттерный переход транзистора 4 и разделительный диод 19. Одновременно происходит перемагничивание в обратном, направлении сердечника дросселя 14 эа счет действия на его обмотках 16 и 30 напряжений самоиндукции, возникших в результате переключения конвертора в предыдущем такте и смены полярности напряжений на обмотках 10 и 20. Пере-. магничивание сердечника дросселя 14 в обратном направлении происходит о двум цепям: одна образована обмоткой 16, разделительным диодом 18, ра 5, другая — обмоткой 30, диодом 32

К окончанию перемагничивания сердечника дросселя 15 в прямом направлении происходит частичное перемагничивание сердечника дросселя 14 в обратном направлении. В момент насыщения сердечника дросселя 15 возникает запирающий импульс тока через диод 19, обеспечивая активное запирание транзистора 4. Начинается процесс смены полярностей напря.жения на обмотках трансформатора 5.

Открывается транзистор 3 током, протекающим через резистор 12 от обмотки 10, подключая обмотку 6 к конденсатору 1. Диод 18 открывается, подключая обмотку 16 к обмотке 20 через открытый эмиттерный переход транзистора 3. Происходит перемагничивание сердечника дросселя 14 в -прямом направлении, а дросселя 15 - в обратном. Далее процессы в конверторе происходят как и при открытом транзисторе 4 ° При этом время, в течение которого .происходит перемагничивание сердечника дросселя 14 в прямом направлении, зависит от степени его перемагничинания в обратном направлении в предыдущем такте.

Таким образом, регулируя степень перемагничивания сердечников дросселей 14 и 15 в обратном направлении, можно регулировать длительность включенных состояний транзисторов 3 и 4.

Это и используется в предлагаемом конверторе для устранения асимметрии работы его плеч.

При симметричной работе конвертора напряжения на конденсаторах 1 и 2 равны между собой. Резисторы 22 и 23 выраны равными, поэтому напряжение, поступающее с диагонали моста,,образонанного элементами 1, 2, 22 и 23, на вход усилителя 24, равно нулю.

При этом выходное напряжение усилителя 24, работающего как понторитель напряжения, также равно нулю, при равных величинах дополнительных рези".торов 34 и 35 скорости перемагничивания сердечников дросселей 14 и 15 в обратном направлении равны, и длительности включенных состояний транзисторов 3 и 4 одинаковы.

Допустим возникают причины, вызывающие перекос схемы, а именно увеличивается длительность включенного остояния одного из транзисторов, например транзистора 3.

Происходит перераспределение напряжений на конденсаторах 1 и 2, появляется сигнал разбаланса моста, 20 образованного элементами 1, 2, 22 и 23. Этот сигнал усиливается и с выхода усилителя 24 подается в диагональ другого моста, образованного обмотками 30, и 31, цепочкой диод 32g5 резистор 34 и цепочкой диод 33-резисt тор 35, вызывая уменьшение скорости перемагничивания сердечника дросселя 14 и одновременное увеличение ско рости перемагничивания сердечника дросселя 15. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению времени нключенйого состояния транзистора 3 и увеличению времени включенного состояния транзистора 4. Таким образоМ, симметрия работы плеч конвертора восстанавливается.

911671

Формула изобретения

ВНИИПО Заказ 1145/48 Тираж 719 Подписное филиал ПГП "Патент", z.Óæãoðîä, ул.Проектная,4 вышенных частотах порядка 40 кГц беэ ухудшения симметрии.

1. Двухтактный конвертор, содержащий мост, плечи которого образованы коммутирующими транзисторами и емкостным делителем, трансформатор, первичная обмотка которого, включена в одну диагональ моста, другая диагональ которого подключена ко входным выводам, а вторичная обмотка через выпрямитель и емкостный фильтр подсоединена к выходным выводам, при этом обмотки положительной обратной связи через базовыерезисторы подключены к база-эмиттерным переходам соответствующих транзисторов, два частотозадающих индуктивных элемента, обмотки которых связаны через разделительные диоды и дополнительные обмотки трансформатора с указанными база-эмиттерными переходами, отличающийся тем, что, с целью автоматического устранения асимметрии работы конвер,тора, в него .введены резистивный делитель,. включенный параллельно емкостному делителю, усилитель, диоды .и резисторы, а упомянутые индуктив-..ные элементы выполнены в виде двух обмоточных дросселей, один из концов обмоток которых подключены к средней точке емкостного делителя, а вторые концы через последовательйо соединенные диод и резистор связаны с выходом усилителя, вход которого соединен со средней точкой резистив10 ного делителя.

2. Конвертор о п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что s качестве цепи питания усилителя использован отвод первичной обмотки трансформатора, соединенный через однополупериодные выпрямители, каждый из которых содержит диод и конденсатор, со входными питающими выводами усили- . теля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 568123, кл. Н 02 M 3/335, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2166576, 20.05.75.

3. Авторское свидетельство СССР

9 675555, кл. Н 02 М 3/335., 1975.