Преобразователь напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Ссщиалистическик

Республик

<>961068 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190281 (21) 3248012/24-07

И11М. К . с присоединением заявки №

Н 02 М 3/335

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

)$3) УДК6 21. 314. ;-58 (088. 8) Опубликовано 230982, бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 230982

В.К. Гальс и В.И. Булык »<", !;» .," с

Научно-исследовательскйй институт управл ющихййгйе&ййЕльн мадвин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных ис точников питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен преобразователь, который состоит иэ мостового самовозбуждающего инвертора с переключающим трансформатором, на выход которого подключен выпрямитель с фильтром.

При коротком замыкании на выходе преобразователя напряжения всех обмоток его трансформатора становятся близкими к нулю, в результате чего транзисторы конвертора запираются.

Это характерно для конвертора с относительно хорошей связью между обмотками трансформатора (1).

Однако в случае применения трансформатора с относительно слабой связью между обмотками, что имеет место при преобразовании высокого напряжения (сотни вольт) в относительно низкое (единицы — десятки вольт), надичие короткого замыкания приводит к выходу его иэ строя.

Известен преобразователь, который состоит из самовозбуждающегося транзисторного иннертора с переключающим трансформатором, выпрямителя со сгла-, З0 живающим фильтром и узла защиты.узел защиты .содержит подключенный парал- лельно входу конвертора исполнительный элемент, состоящий из последовательно соединенных резистора, дополнительной обмотки переключающего трансформатора и тиристора и узла управления, входом подключенного к выходу преобразователя,.а выходом — к управляющему участку тиристора (2).

При возникновении перегрузки по току, короткого замыкания или перенапряжения на выходе преобразователя узел управления подает сигнал на управляющий участок тиристора, в результате чего последний включается, вызывая протекание тока, ограниченного резистором, от входного источника через дополнительную обмотку переключающего трансформатора, поэтому его магнитопровод насыщается, что приводит к суыву генерации ннвертора.

Недостаток преобразователя проявляется при использовании на его входе источника высокого постоянного напряжения (250-350 B), что имеет место при преобразовании выпрямленного напряжения проваааленной сети. В этом случае при срабатывании исполнительного элемента защиты в резисторе его

961068 силовой цепи выделяется существенная моцность (десятки — сотни ватт).Применение с такой рассеиваемой мощностью резистора в конверторе приводит к заметному увеличению габаритных размеров и массы последнего. 5 Наиболее близким по технической суцности является преобразователь,который содержит самовозбуждающийся автогенератор с переключающим трансформатором с узлом запуска одиночным 10 импульсом, силовой выпрямитель с фильтром, блок защиты, состояций из

1 зла управления, входом подключенноо к выходу конвертора, и исполнительного элемента 1 3). 35

Исполнительный элемент состоит из вспомогательного выпрямителя с емкостным фильтром, тиристора и двух транзисторОв, силовые участки которых подключены к управляюцим переходам объединенных эмиттерами транзисторов инвертора, а управляющие переходы через резисторы и силовой участок тиристора — к выходу вспомогательного выпрямителя, а выход последнего к обмотке трансформатора, входящей в цепь положительной обратной связи одного из плеч, выполненных на указанных транзисторах инвертора.

В данном конверторе независимо от подключения конденсатора к первич-З0 ной обмотке его силового трансформатора при срабатывании исполнительного элемента инвертор надежно запирается, так как при одновременном закрывании двух его транзисторов, 35 объединенных эмиттерами, разрывается как диагональ постоянного, так и диагональ переменного токов моста.

Недостатком преобразователя является то, что используемый исполни- 40 тельный элемент защиты применим только в таком двухтактном инверторе, транзисторы которого объединены по эмиттерным выводам. Но в устройствах электропитания широко применяются самовозбуждаюциеся .двухтактные инверторы, эмиттеры транзисторов которых находятся под высоким потенциалом относительно друг друга, например, самовозбуждающийся полумостовой инвертор, двухтактный инвертор, транзисторы которого объединены коллекторами:

Прставленная цель достигается тем, что д преобразователь, содержащий двухтактный транзисторно-трансформаторный самовозбуждающийся инвертор с переключающим трансформатором и узлом запуска одиночным импульсом, силовой выпрямитель с фильтром и блок защиты, который состоит из узла уп- . 60 равления,. входом подключенного к выходным выводам и исполнительного элемента на двух транзисторах и вспомогательным однополупериодом выпрямителе с конденсаторным выходом, под- 65 ключенным к обмотке положительной обратной связи переключающего трансформатора, подключенной к управляющему переходу транзистора инвертора, при этом база этого транзистора соединена с коллектором первого транзистора исполнительного элемента, эмиттер которого подключен к соответствующему выводу вспомогательного выпрямителя и первому выводу делителя напряжения, второй вывод которого соединен с первым входным выводом узла управления блока зациты, а средняя точка делителя подключена к базе этого транзистора, введены оптронный тиристор и второй, аналогичный первому вспомогательный выпрямитель, подключенный к второй обмотке положительной обратной связи коммутирующего трансформатора,связаиной. с вторым транзистором инвертора, при этом база этого транзистора соединена с коллектором вто юго упомянутого транзистора исполнительного элемента, эмиттер подключен к соответствующему выводу второго вспомогательного выпрямителя„ а база — к средней точке дополнительного резистивного делителя напряжения, подключенного к выводам второго вспомогательного выпрямителя через силовой переход тиристорного оптрона, причем второй вывод узла управления соединен с вторым выводом первого вспомогательного выпрямителя через управляющий переход этого оптрона.

В случае, когда полярность потенциальных выходов вспомогательных выпрямителей противоположна полярности напряжения на управляющих переходах, поддерживающей транзисторы инвертора в открытом состоянии, коллекторы транзисторов исполнительного элемента подключены к соответствующим базам тиристоров инвертора через дополнительные резисторы.

На фиг. 1 приведен вариант функциональной схемы преобразователя,когда полярность потенциальных выходов вспомогательных выпрямителей такая же, как полярность напряжения на управляющих переходах, поддерживающей транзисторы инвертора в открытом состоянии; на фиг. 2 — вариант функциональной схемы при противоположной полярности потенциальнЫх выходов вспомогательных выпрямителей; на фиг.3 упрощенный вариант выполнения исполнительного элемента.

Преобразователь содержит полумосТоВоА инвертор, выполненный на транзисторах 1 и 2, переключающем трансформаторе 3 с обмотками 4 и 5 положительной обратной связи, силовой трансформатор б, к выходу которого подключен выпрямитель с фильтром 7, узел 8 запуска, устройство зашиты, 961068 состоящее из узла 9 управления с оптроном 10 на его выходе и исполнительного элемента,.выполненного на транзисторах 11 и 12 с резистивными делителями напряжения 13-16, подключенными к выходам вспомогательных выпрямителей 17 и 18 с емкостными фильтрами 19 и, 20 через переходы тиристор ного оптрона 21.

Коллекторы транзисторов 11 и

12 подключены к базам транзисторов

1 и 2 через .резисторы 22 и 23 (фиг. 2).

Преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии аварийной ситуации t5 на выходе конденсатора 19 и 20. заряжены через диоды 17 и 18 до амплитудных значений напряжений обмоток 4 и

5 соответственно, оптрон 10 заперт, поэтому в запертом состоянии находят- 2О ся тиристорный оптрон 21 и транзисторы 11 и 12 исполнительного элемента, следовательно, устройство защиты не влияет на работу конвертора.

В момент возникновения перенапряжения или перегрузки по току на выходе конвертора, в узле 9 управления возникает сигнал, включающий оптрон

10, который замыкает цепь: выход вспомогательного выпрямителя 20 светодиод оптрона 21 — резистор 15 змиттерный переход транзистора 12, включается фототиристор оптрона 21, вызывая ток от вспомогательного вы прямителя 17 через резистор 13 и эмиттерный переход транзистора 11.

То есть включение оптрона 10 вызывает одновременное отпирание транзисторов 11 и 12, которые одновременно шунтируют управляющие переходы транзисторов 1 и 2, в результате чего . 40 срывается генерация инвертора.

Далее после разряда конденсаторов

19 и 20 запираются оптроны 10 и 21 и транзисторы 11 и 12. В таком состоянии конвертор может находиться сколь- 45 ко угодно долго, так как для возобновления его работы необходимо отключить входное напряжение и повторно его включить, ибо импульс запуска от генератора 8 поступает один раз 50 после включения входного напряжения.

Для надежного срыва генерации инвертора необходимо выполнить условие

Р„ С 9 = R« C > Зт, т.е. С„9 =.

3т 55

Р .

Особенностью данного варианта пре образователя является то, что напряжение насыщений силового участка транзисторов 11 и 12 должно быть сущест- 60 венно меньше прямого напряжения управ- ляющего перехода транзисторов 1 и 2.

В варианте преобразователя, представленном на фиг. 2, исключено это требование к напряжению насыщения фЯ транзисторов 11 и 12, что достигается изменением в каждом плече инвертора полярности выходного напряжения вспомогательного выпрямителя.

В данном варианте емкость каждого конденсатора определяется из соотношения С 9 = С Ъ

ЗТ

Ю Рх,.

В.варианте преобразователя, изображенного на фиг. 3, не используются транзисторы исполнительного элемента.

Здесь включение оптрона 10 узла

9 управления приводит к подключению через резистор 23 и управляющий переход оптрона 21 выхода вспомогательного выпрямителя 18 к управляющему переходу транзистора 2. Возникающий в этой цепи импульс тока вызывает запирание указанного транзистора и вклю чение силового перехода оптрона 21.

Последний аналогичным образом вызывает запирающий импульс тока в цепи управления транзистора 1, в результате происходит надежный срыв генерации инвертора.

Основное достоинство этого варианта конвертора — это весьма простая схема исполнительного элемента защиты. Однако для ее реализации требуются оптроны, способные выдерживать одинаковой амплитуды импульсы тока во входной и выходной его цепях,причем величина ее должна быть в 1520 раз больше, чем в рассмотренных выше вариантах. Величина емкости конденсаторов фильтров вспомогательных выпря-, Мителей должна быть такой же,как и в варианте по фиг. 2.

Использование вновь введенных элементов — транзистора, оптрона и вспомогательного выпрямителя с емкостным фильтром выгодно отличает предлагаемый конвертор от известного, так как.повышена надежность работы его узла защиты.

Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения, содержащий двухтактный тэанзисторнотрансформаторный самовозбуждающийся инвертор с переключающим трансформатором и узлом запуска одиночным импульсом, силовой выпрямитель с фильтром и блок защиты, который состоит из узла управления, вводом подключенного к выходным выводам, и исполнительного элемента на двух транзисторах и вспомогательном однополупериодном выпрямителе с конденсаторным выходом, подключенным к обмотке

Подожительной обратной связи переключающего трансформатора, подключенной к управляющему переХоду транзистора инвертора, при этом база этого

961068 транзистора соединена с коллектором первого транзистора исполнительного ,элемента, эмиттер которого подключен .к соответствуюЩему выводу вспомогательного выпрямителя и первому выводу первого резистивного делителя напря1 жения, второй вывод которого соединен с первым входным выводом узла управления блока защиты, а средняя точка делителя подключена к базе этого транзистора„ а также второй реэистивный децитель напряжения, о т л и ч а ю шийся. тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повыаеиия надежности защиты, введены оптронный тиристор и второй, аналогичный первому вспомогательный выпрямитель, подключенный к второй обмотке положительной обратной связи коммутирующего трансформатора, связанной с вторым транзистором инвертора, при этом база этого транзистора соединена с коллектором второго упомянутого транзистора исполнительного элемента, эмиттер которого подключен к соответствующему выводу второго вспомогательного выпрямителя, а база — к средней точке второго резистивного делителя навряжения, подключенного к выводам второго вспомогательного выпрямителя через силовой переход тиристорного оптрона, причем второй вывод узла управления соединен с вторым выводом первого вспомогательного выпрямителя через управляющий переход этого.оптрона.

2;- Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что коллекторы транзисторов исполнительного элемента подключены к соответствующим базам транзисторов инвертора через

15 дополнительные резисторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под.ред.щ С.Д. Додила, М., "Советское радио", 1969, с. 232, рис. У.5.

2. Патент ФРГ 9 2217966, .кл. Н 02 Н 3/338, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

9 780112, кл. Н 02 М 3/335, 1979.