Двухтактный преобразователь постоянного напряжения

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках 2 вторичного электропитания. Цель - повышение надежности путем снижения потерь в силовых транзисторах при перегрузках по току. Устр-во содержит силовые транзисторы 1-4, выходной трансформатор 5 и датчик тока 6, присоединенный через резисторы 9, 10 к базам выключающих транзисторов 7, 8. При работе преобразователя с перегрузкой по току напряжение с датчика тока 6 отпирает выключающие транзисторы 7,8 и обрывает цепь положительной обратной связи на входах управления силовых транзисторов 2, 4. После запирания силовых транзисторов 1-4 избыток энергии, запасенной в дросселе 15, через диод 16, пороговый элемент 20 и удерживающие резисторы 18, 19 поступает в базы выключающих транзисторов 7, 8. Таким образом, выключающие транзисторы 7, 8 предотвращают преждевременное включение ранее закрытых силовых транзисторов . 2 з.п. ф-лы, 2 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) Н 02 М 7/538

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () ()

Ъ ! ,3 (21) 4745300/07 (22) 03.10,89 (46) 23.10,91. Бюл. М 39 (71) Ивановский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектно-конструкторского института по автоматизированному электроприводу (72) В. А, Поцелуев, Б. П. Осипов, А. В. Холявин, B.Ô. Кубасов и Л. Н. Коноплев (53) 621.314.058(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 630724, кл. Н 02 М 7/537, 25.09.78.

Авторское свидетельство СССР

М 760357, кл. Н 02 М 7/537, 16.10.78.

Авторское свидетельство СССР

М 949764, кл. Н 02 M 7/537, 21.01.81. (54) ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Целью изобретения является повышение надежности доухтактного преобразователя постоянного напряжения путем снижения потерь в силовых транзисторах при перегрузках по току, На фиг, 1 приведена электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг, 2 — диаграмма токов и напряжений на элементах преобразователя.

Двухтактный преобразователь постоя нного напряжения содержит силовые транзи„„5U„„168667 i А1 вторичного электропитания. Цель — повышение надежности путем снижения потерь в силовых транзисторах при перегрузках по току. Устр-во "îäåðæèò силовые транзисторы 1 — 4, выходной трансформатор 5 и датчик тока 6, присоединенный через резисторы 9, 10 к базам выключаюгцих транзисторов 7, 8.

При работе преобразователя с перегрузкой по току напряжение с датчика тока 6 отпирает выключающие транзисторы 7, 8 и обрывает цепь положительной обратной связи на входах управления силовых транзисторов 2, 4. После запирания силовых транзисторов

1 — 4 избыток энергии, запасенной в дросселе 15, через диод 16, пороговый элемент 20 и удерживающие резисторы i8, 19 поступает в базы выключающих транзисторов 7, 8.

Таким образом, выключающие транзисторы

7, 8 предотвращают преждевременное включение ранее закрытых силовых транзисторов. 2 з,п. ф-лы, 2 ил. стори 1 — 4, связанные с выходным трансформатором 5, датчик тока 6, соединенный с эмиттерами силовых транзисторов 2 и 4, выключающие транзисторы 7 и 8, у которых змиттеры соединены с другим выводом датчика тока 6, коллекторы подключены.к базам силовых транзисторов 2 и 4, а базы резисторов 9 и 10 — к датчику тока 6. Переходы коллектор-база силовых транзисторов 1 и 4 зашунтированы запускающими резисторами 11 и 12. Коллекторы силовых транзисторов 1 и 3 подключены к первому входному выводу 13, а между вторым входным выводом 14 и датчиком тока 6 включен дроссель

15. Диод 16 Lt резистор 17 соединены в последовательную цепь, включенную llàðàë1686671 лельно дросселю 15. Удерживающие резисторы 18 и 19 соединены в последовательную цепь, включенную между базами выключающих транзисторов 7 и 8, пороговый элемент 20 включен между точкой соединения диода 16 с резистором 17 и точкой соединения удерживающих резисторов 18 и

19, Обмотки 21 — 24 положительной обратной связи выходного трансформатора 5, базовые резисторы 25-28, конденсаторы

29 — 32 и элементы обратной проводимости

33 — 36 включены последовательно и образу. ют цепи положительной обратной связи силовых транзисторов 1 — 4.

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения при нагрузке не выше номинальнои работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на выводы 13 и 14 возникает автоколебательный процесс и к выходным выводам прикладывается напряжение прямоугольной формы.

Предположим, что за счет положительной обратной связи через обмотки 21 и 24 открыты силовые транзисторы 1 и 4 и ток первичной обмотки трансформатора 5 нарастает, протекая по цепи: первый вывод питания 13 — силовой транзистор 1 первичная обмотка выходного трансформатора 5 — силовой транзистор 4- датчик тока

6 — дроссель 15 — второй входной вывод 14.

При достижении током предельного значения, при котором падение напряжения на датчике тока (см. фиг. 2а) достигает напряжения насыщения выключающего транзистора 8 (фиг. 2, позиция 37), последний открывается сигналом через выключающий резистор 10 и блокирует отпирающий ток обмотки 24. Транзистор 4 закрывается, прерывая первичный ток. Процесс прерывания тока происходит в течение определенного времени (tz-ц), за которое первичный ток успевает возрасти. Отсекаемое значение тока равно сумме предельного тока и тока добавки. После прерывания тока силовым транзистором 4 ток дросселя 15 замыкается по цепи . диод 16 — резистор 17.

В момент отсечки тока на резисторе 17 создается падение напряжения (см. фиг.

2б), которое выше напряжения срабатывания порогового элемента 20 (см. фиг. 2, позиция

38), поэтому выключающие транзисторы 7 и 8 поддерживаются в открытом состоянии через резисторы 18, 19 в течение времени, пока не израсходуется избыток энергии, запасенной в дросселе 15.

При этом ток, удерживающий в открытом состоянии, например, выключающий транзистор 8, протекает по цепи: левый по схеме на фиг. 1 вывод дросселя 15 — диод 16

5

50 — пороговый элемент 20 — резистор 19— резистор 10, датчик тока 6 — правый по схеме на фиг. 1 вывод дросселя 15, Падение напряжения на резисторах 6 и

10 является отпирающим базовым напряжением выключающего транзистора 8, По мере спада тока в дросселе 15 напряжение на резисторе 17 уменьшается и выключающие транзисторы запираются и не будут шунтировать сигналы положительной обратной связи силовых транзисторов 2 и 4. Процесс отсечки тока, по достижении предельного значения, и организации последующей паузы в токе будет протекать в диагонали силовых транзисторов 2 — 3 так же, как и в диагонали силовых транзисторов 1 — 4.

По мере уменьшения сопротивления нагрузки скорость нарастания тока за время полупериода возрастает, а ширина импульса тока уменьшается. Возрастание скорости нарастания тока приводит к небольшому(10 — 20%) увеличению отсекаемога значения тока и, следовательно, к повышению накапливаемой за рабочий импульс энергии в дросселе 15. При увеличении накопления энергии в дросселе 15 возрастает и длительность паузы в токе.

В режиме работы преобразователя на нагрузку не выше номинальной при переключении диагоналей силовых транзисторов по сигналам с датчика тока 6 пауза в токе силовых транзисторов 1 — 4, невелика и составляет 3 — 6% длительности полупериода. Постоянство паузы при изменении режима работы преобразователя в диапазоне от холостого хода.до номинальной нагрузки обусловлено постоянством скорости нарастания выброса тока в конце полупериода.

Процесс работы преобразовате.я в режиме перегрузки иллюстрируется диаграммами на фиг. 2.

Предположим, что на интервале времени 0-1 открыты силовые транзисторы 1 и 4, нарастание тока характеризуется нарастанием напряжения датчика тока 6 (см. фиг.

2а). В момент времени t> открываются выключающие транзисторы 7 и 8, при этом транзистор 8 блокирует отпирающий базовый ток силового транзистора 4, и силовой транзистор 4 к моменту времени tz прерывает ток, протекающий через его силовые переходы. На интервале 2-тз, пока идет процесс выключения силового транзистора

1, ток первичной обмотки выходного трансформатора 5 замыкается через обратный диод и силовой транзистор 1. В момент времени тэ силовой транзистор 1 закрывается, и на интервале з-т4 происходит сброс реактивной энергии первичной обмотки выходного трансформатора 5 через обратные диоды, резистор 17 и диод 16 на источник

1686671

10

20

40

45 датчика тока, питания. На интервале t2 — ts выключающие транзисторы 7 и 8 остаются в открытом состоянии за счет сигнала, подаваемого на их базы с дросселя 15 через диод 16, пороговый элемент 20 и удерживающие резисторы

18 и 19 (см. фиг. 2б).

При более глубоком уменьшении сопротивления нагрузки или ее коротком замыкании размах напряжения на конденсаторах

29-32 уменьшается в несколько раэ, приближаясь к нулю, вследствие уменьшения длительности интервала проводимости О-.tg и сравнивания его с интервалом сброса реактивной энергии Q-t4.

При таком низком сопротивлении нагрузки периодически проводит импульсы тока только одна диагональ силовых транзисторов 1 — 4, так как только для нее полностью выполняется условие начального смещения управляющих переходов: после паузы t2 — тв заряжается от нуля до отпирающего потенциала базы силового транзистора из двух конденсаторов 30 и 32 только конденсатор 32. Заряд конденсатора

32 и начальное смещение управляющих переходов силовых транзисторов 1 и 4 обеспечиваются запускающими резисторами 11, и

12. В этом режиме работы автогенератора происходитдополнительное увеличение паузы между импульсами тока. Дополнительная пауза в токе после закрытия выключающих транзисторов 7 и 8 равна времени заряда конденсатора 32 от нулевого потенциала до отпирающего потенциала базы (0,5-0.6 В) силового транзистора 4. Общая продолжительность паузы между импульсами тока в этом режиме равна сумме времени открытогО состояния выключающего транзистора 8 и времени заряда конденсатора 32 от нуля до отпирающего потенциала базы силового транзистора 4.

Таким образом, путем уменьшения частоты повторения импульсов тока при перегрузках по току и коротком.замыкании нагрузки осуществляется ограничение на допустимом уровне потерь в силовых трэнзисторах преобразователя и, следовательно, повышается его надежность.

Формула изобретения

1, Двухтактный преобразователь постояного напряжения„содержащий силовые транзисторы, входы управления которых связаны цепями положительной обратной связи с выходным трансформатором, два выключающих транзистора, база-эмиттерные переходы которых присоединены через резисторы параллельно датчику тока, подключенному первым выводом к обьединенным эмиттерам силовых транзисторов, базы которых подключены к соответствующим коллекторам выключающих транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения потерь в силовых транзисторах при перегрузках по току, в него введены два удерживающих резистора, пороговый элемент и дроссель, шунтированный последовательной цепью иэ диода и резистора и включенный между входным выводом и вторым выводом датчика тока, при этом базы выключающих транзисторов соединены через соответствующие удерживающие резисторы с первым выводом порогового элемента, второй вывод которого присоединен к точке соединения диода и резистора последовательной цепи.

2. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что цепи положительной обратной связи выполнены в виде обмоток выходного трансформатора, соединенных через последовательные цепи из конденсатора и резистора с база-эмиттерными переходами силовых транзисторов.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что цепи положительной обратной связи силовых транзисторов, базы которых подсоединены к коллекторам выключающих транзисторов, включены между базами транзисторов и вторым выводом

Составитель В. Ежов

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор M. Максимишинец

Редактор Т, Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3609 Тираж. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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