Регулирующий элемент преобразователя напряжения
Патент 1001392
Авторы
Регулирующий элемент преобразователя напряжения
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Совет сник
Социалистических
Республик (1Ц1001392 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву— (5! )М. Кд. (22) Заявлено 20.07.81 (2l ) 3321459/24-07
H 02 М 7/537
H 03 K 17160 с присоединением заявки М—
Гвсудврствееев кеиктет (23) Приоритет—
СССР (53) УДК 621. .3 14.57 (0 88.8) Опубликовано 28.02.83. Бюллетень М 8
Дата опублкковання описания 28.02.83 ев девам кзевретенкв и вткритий
В. И. Мелешин, В. B. Мосин, С;.
I и Ю. Ф. ОпацчЫй
t. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЮШИЙ ЭЛЕМЕНТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение огносигся к эпекгротех-, нике и можег быгь использовано во вторичных источниках питания.
Известны регулируюшие элементы преобразовагелей напряжения. Первый соцержиг силовой и усилительный гранзисгоры, цва трансформагора тока, каждый из которых снабжен входной и выходной обмотками, причем входная обмЬтка первого токового трансформатора включена в коллекторную цепь силового транзистора, а выходная обмотка вгорого токового трансформатора поцсоецинена к его эмигтерному перехоцу, и циоцы1 11 .
Рассасывание и выключение силового транзистора в данном регулируюшем элементе преобразователя напряжения происходит при токе, равном току намагничивания выходной обмотки второго токового трансформатора. Величина этого тока 20 намного меньше тока, поцдерживаюшего силовой транзистор в насышенном состоянии, что привоцит к появлению значительной задержки на выключение и падению
КПД, ограничивая максимальную частогу работы преобразователя. Кроме того, после выключения силового транзистора к его эмиттерному перехоцу прикладывает ся обратное напряжение, величина которого может превышать предельно допустимое значение, что снижает нацежносгь устрой. сгва.
Наиболее близок к предлагаемому. регулируюший элемент преобразователя напряжения, соцержаший силовой транэис тор, силовые элекгроцы которого послецовагельно соецинены с выхоцной обмоткой первого токового грансформагора и поцключены между первым вхоцным вывоцом и первым вывоцом первичной обмотки силового трансформатора, второй вывоц которой подключен ко второму вхоцному выводу транзистора управления, эмиггеры которых подключены к первой клемме вспомогательного исгочника, снабженного первым и вторым выводами, к первому выводу которого поцключены эмитгеры цвухуправляюших транзисторов, 1001 Ì2
3 эмиг-:эрные перехоцы которых соециненх 1 с управцяюшим напряжением, а также цва блока ограничения тока (2) .
Недостагок известного устройства заключается в наличии потерь на выключение и большом времени рассасывания силового транзистора, что приводит к необходимости увеличения мощности источника цополнигельиого напряжения и существенному увеличению потерь в 16 блоке ограничения тока, т.е. ведет к падению КПД и увеличению массы и объема устройсгва. Таким образом, в указанной схеме невозможно одновременное повыше ние KIIQ и уменьшение времени pacca- iS сывания, а следовательно, и повъпиение чцсгс.ты работы преобразовагеля напряжения.
Бель изобретения - увеличение КПД путсм уменьшения времени включения 2О транзисторов регулируюшего элемента преобразователя напряжения.
Поставленная цель цосгигаегся тем, что в регулируюший элемент преобразователя напряжения введены второй токовый д трансформатор, снабженный базовой, пусковой л размагничиваюшей обмотками, а .акже обмоткой обрагной связи, размагни кивающий источник и три диода, причем перви,й "îêîâûé трансформатор снабжен размагнйчиваюшей обмоткой, .коллектор первого транзисгора управления подключен через первый диоц к крайнему выводу насышаю1цеи обмотки первого токового трансформагора, а через послецовательно соединенные вгорой диоц, пусковую обмот35 ку второго токового трансформатора и первый блок ограничения гока — ко второй .клемме для поцключения вспомогательного источника напряжения, колле кто р
40 второго транзистора управления через третий диод подсоецинен к крайнему выводу запираюшей обмогки первого токового трансформагора, а общая точка насыt щаюшей и запирающей обмоток через
45 обмотку обрагной связи вгорого токового трансформатора поцключена к эмитгерам транзисторов управления, эмитгерный перехоц силового транзистора подсоединен к базовой обмотке второго токового трансформатора, а размагничиваюшие обмотки
5О первого и вгорого токовых трансформагоров через второй блок ограничения тока связаны с размагничиваюшим источником.
В качестве размагничиваюшего источника может использовагься цополнительная обмогка силового трансформатора преобразователя напряжения.
Послецовагельно или параллельно вклю. ченные размагничиваюшие обмотки первого и вгорого токовых трансформаторов одним выводом могут быть поцключены к коллектору второго транзистора управления, а цругим выводом через послецовательно соециненные вгорой блок токового ограничения и размагничиваюший источник - к эмитгерам транзисторов управления.
Первые выводы размагничиваюших обмоток первого и вгорого токовых трансформагоров поцключены к коллектору второго транзисгора управления, а их вторые выводы через послецовагельно включенные вгорой блок ограничения тока и размагничиваюший источник — к первому выводу цля подключения вспомогательного источника.
На фиг. 1 привецена принципиальная схема регулируюшего элемента преобразователя напряжения с последовательным включением размагничиваюших обмоток токовых трансформагоров; на фиг. 2 то же, с параллельным включением размагничиваюших обмоток токовых трансформаторов.
Усгройсгво содержит силовой транзисгор l, последовательно соединенные коллекторный и эмитгерный вывопы когорого и вхоцная обмогка 2 первого токового трансформагора 3 подключены между первой входной клеммой 4 и первйм выводом первичной обмогки 5 силового трансформатора 6 преобразователя напряжения, вгорой вывод когорой подключен ко второй вхоцной клемме 7, цва транзистора 8 и 9 управления, эмитгеры когорых подключены к первому выводу цля подключения в"помогательного источника
10 напряжения, а их эмиттерные переходы — х выводам 11 и 12 для поцключения сигнала управления, Первый токовый трансформагор 3 снабжен насышаюшей
13 и запира ошей 14 обмогками, последо вательно соециненными между собой.
Коллектор первого транзистора 8 управления поцключен через первый циоц 15 ко вгорому вывоцу насышаюшей обмотки
l3 первого токового трансформатора
3, а через послецовагельно соединенные второй циод 16, пусковую обмогку 17 второго токового трансформагора 18 и первый блок 19 ограничения тока — к второй клемме 20 цля подключения вспомогательного напряжения. Коллекгор второго транзистора 9 управления через третий диоц 21 подсоединен к крайнему вывоцу запираюшей обмотки 14 первого
5 10013 токового трансформагора 3, крайний вы- воц которой через обмотку обрагной связи 22 вгорого токового грансформагора
18 поцключен к эмиттерам транзисторов
8 и 9 управления. Эмиггерный переход силового транзистора 1 поцсоецинен к базовой обмогке 23 второго токового трансформатора 18, а раэмагничиваюшие обмогки 24 и 25 первого 3 и второго
18 токовых трансформаторов через второй10 блок ограничения тока 26 связаны с размагничиваюшим источником, в качестве когорого может использоваться цопо.ьчптельная обмогка 27 силового грансформа тора 6 преобразователя напряжения. 15
Размагничиваюшие обмотки 24 и 25 могуг быть включены как последовательно, так и параллельно.
Регулируюший элемент преобразователя напряжения работает слецуюшим образом. 20
Прн огсутстнни на клеммах 11 и 12 напряжения силовой транзистор 1 регулируюшего элемента заперт вне зависимости от наличия на вхоцных выводах 4 и
7 напряжения питания, так как его эмит- д5 терный переход закорочен малым активным сопротивлением базовой обмотки вгорого токового трансформагора 18. Включение силового транзистора 1 регулпрукшего элемента преобр зователя напряжения осушесгвляегся после насыщения управляюшим сигналом первого транзисгора управления 8. При этом напряжение вспомогательного источника, подключенного к клеммам 10 и 20 через насьпценный транзистор 8 управления, вгорой циоц 16
35 и первый блок 19 ограничения тока, приклацываегся к пусковой обмотке 17 второго токового трансформатора 18, чго вызывает приоткрывание силового гранзистора
1. Коллекторный ток силового транзисгора
1, протекая по входной обмотке 2 первого токового трансформагора 3, вызываег протекание тока по цепи: насышаюшая обмотка 13 первого токового трансформагора 3 - обмотка обратной связи 22
45 второго токового трансформатора 18— насышенный транзистор 8 управления— первый диод 15, тем самым увеличивая базовый ток силового транзистора 1 и способствуя его гарантированному насыщению.
Насышенное состояние силового транзистора 1 поццерживается цо смены полярности управляющего напряжения, вызываю55 шей запирание транзистора 8 управления и насышение транзистора 9 управления.
При этом ток входной обмотки 2 первого токового трансформатора 3 начннаег про92 6. текать по цепи: запираюшая обмотка 14 первого токового трансформатора 3обмотка 22 обратной связи второго токо вого трансформатора 18 — насыщенный транзисгор 9 управления - третий циоц
21. Направление протекания тока в обмотФ ке 22 обратной связи второго токового
4 трансформатора 18 меняет знак, следовательно, меняет знак и ток, протекаюший в его базовой обмотке 23, когорый, скла цываясь с током намагничивания, обеспечи. вает форсированное рассасывание и эапирание силового транзисгора 1. Значения насышаюшего и рассасываюшего токов силового транзистора опрецеляются только соотношением витков вхоцной 2, насМ шающей 13 и запираюшей 14 обмоток первого токового трансформатора 3 и об мотки 22 обратной связи второго токового трансформатора 18.
После окончания процесса рассасывания и запирания силового транзист ра
1 обратное перемагничивание сердечников
I первого 3 и второго 18 токовых трансформаторов обеспечивается напряжением размагннчиваюшего источника, который поцключаегся к размагничиваюшим обмоткам 24 и 25 первого 3 и второго
18 ток овьи трансформа горов через второй блок 26 ограничения тока и насыщенный транзистор 9 управления. В качестве размагничиваюшего источника, например, может использоваться дополнительная обмотка 27 силового трансформатора 6 преобразовагеля напряжения, а сами размагничивающие обмотки 24 и 25 токовых трансформаторов 3 и 18 могут подключаться к эгой обмотке через второй блок
26 ограничения тока либо послецовательно, либо параллельно.
Таким образом, ввецение в регулирующий элемент преобразователя напряжения вгорого токового трансформатора, размагни кивающего источника и цополнигельных циоцов, а также введение в первый токовый трансформатор размагничиваюшей обмотки позволяет значигельно сокрагигь мошность дополнительного источника и время рассасывания силового транзистора, а гакже уменьшить потери на его выключение, что обуславливаег увеличение КПД, повышение рабочей частоты регулируюшего элемента преобразо вателя напряжения, а слецовагельно, улучшение уцельных массо-объемных показагелей преобразователей напряжения, выполненных с использованием предлагаемого регулируюшего элемен ra.
7 10013
Формула изобретения о
Регулирующий элемент преобразователя напряжения, соцержаший силовой тран» зистор, силовые электроцы кЖорого пос ледовательно соединены с входной обмот кой первого токового трансформатора и подключены между первым входным выводом и первым вывоцом первичной обмот ки силового трансформатора, второй вы- 10 воц которой подключен ко второму вход ному выводу, вспомогательный источник, снабженный первым и вторым Выводами, к первому выводу которого поцключены эмиттеры двух транзисторов управления, 15 эмиттерные переходы которых соединены с управляюшим напряжением, причем пер. вый токовый трансформатор снабжен насышаюшей и эапираюшей обмотками, сое циненными между собой последовательно, а также цва блока ограничения тока, отличаюшийсятем, что, с целью увеличения КПД путем уменьшения вреМейи выключения транзисторов, введены второй токовый трансформа гор, снабженный 2ю базовой, пусковой и размагничиваюшей об мотками, а также обмоткой обратной связи, размагничиваюший источник и три диода, причем первый токовый трансформатор снабжен размагничиваюшей обмоткой, коллектор первого транзистора управ ления подключен через. первый диоц к крайнему выводу насышаюшей обмотки первого токового трансформатора, а че.. ° реэ последовательно соединенные второй
35 диоц, пусковую обмотку второго токового трансформатора и первый блок ограни чения тока - ко второй Клемме цля поцключения вспомогательного источника напряжения, коллектор второго транзистора управления через третий диод подсоединен к крайнему выводу запираюшей обмотки первого токового трансформатора, а обшая точка насышаюацей и запирающей
92 8 бмоток через обмотку обратной связи
sroporo токового трансформатора поцключена к эмиттерам транзисторов управ» пения, эмиттерный перехоц силового транзисгора подсоединен к базовой обмотке второго токового трансформатора, а размагничивающие обмотки первого и второ го токовых трансформаторов через второй блок ограничения тока связаны с pawar ничиваюшим источником.
2. Регулирующий элемент по п. 1, . о т л и ч а ю ш и и с я тем, что в качестве раэмагиичиваюшего источника используется дополнительная обмотка силового трансформатора преобразователя напряжения.
3. Регулирующий элемент по и. 1, отличающийся тем, что последовагельно включенные размагничивающие обмотки первого и вгорого токовых трансформа торов одним Вывоцом поцсоецинены к коллектору второго транзистора управления, а цругим выводом через послецовательно включенные вгорой блок ограничения тока и раэмагничиваюший источник - к первому выводу для подключения вспомогательного напряжения.
4. Регулируюший элемент по и. 1 о т л и ч а ю ш и и с я тем, что первые вывоцы размагничиваюших обмоток первого и второго токовых трансформаторов подключены к коллектору второго транзистора управления, а их вторые вывоцы через послецовательно включенные второй блок ограничения тока и размагничивающий источник - к первому вывоцу цля поцключения вспомогательного источника.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свицетельство СССР
% 502454, кл. Н 03 К 17/60, 1976.
2. Авторское свицетельство СССР
% 708475, кл. Н 03 Н 3/335, 1976.
1001302
ВНИИПИ. За каз 1440/ 71 Тираж 685 Подпионое
Филиал ППП "Патент, г. Ужгороп, ул. Проектная, 4