Двухтактный преобразователь напряжения

Двухтактный преобразователь напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для питания радиоэлектронной и электрофизической аппаратуры, чувствительной к высокочастотным помехам. Цель изобретения - повышение надежности. Преобразователь содержит усилитель мощности 6. управляемый высокоомный двухполюсник 4 на регулирующем транзисторе 5, задающий генератор 10, источникоднополярногоуправляющего напряжения 12 и выпрямительно-фильтрующий блок 11. Введение защитной uenvi из последовательно соединенных диода 15 и резистора 16 обеспечивает ограничение тока высокоомного двухполюсника 4 за счет подзапирания диода 15,2 ил. ; ^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 М 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752524/07 (22) 24.10;89 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Ф. М. Гарцман, В. В. Пилинский и В. 6.

Швайченко (53) 621.314.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1267553, кл. Н 02 М 3/335, 1984.

Авторское свидетельство СССР

t4 1056168, кл. Н 02 M 3/335, 1980. (54) ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехни-. ке, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для питания радиоэлектронной и электрофизической аппаратуры, чувствительной к высокочастотным помехам, а также для построения на его основе высоковольтных стабилизирующих преобразователей или регуляторов постоянного напряжения с высоким качеством электромагнитной совместимости.

Известен двухтактный преобразователь напряжения, содержащий включенные последовательно между входними выводами управляемый высокоомный двухполюсник на регулирующем транзисторе с резистором в цепи его эмиттера, подсоединенным своим свободным выводом к первому входному выводу. и усилитель мощности с трансформаторным выходом, построен„,5U,, 1714770 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для питания радиоэлектронной и электрофизической аппаратуры, чувствительной к высокочастотным помехам. Цель изобретения — повышение надежности. Преобразователь содержит усилитель мощности 6, управляемый высокоомный двухполюсник 4 на регулирующем транзисторе 5, задающий генератор 10, источникоднополярногоуправляющего напряжения

12 и выпрямительно-фильтрующий блок 11.

Введение защитной цепи из последовательно соединенных диода 15 и резистора 16 обеспечивает ограничение тока высокоомного двухполюсника 4 за счет подзапирания диода 15, 2 ил. ный по схеме со средней точкой, подключенный к второму входному выводу, на полу- д проводниковых ключах, объединенных одноименными силовыми выводами, а также источник переключающего сигнала, состоящий, в частности, из задающего, + генератора синусоидального напряжения с 4 .трансформаторным выходом и источника 4 постоянного напряжения, выполненного на О диоде, смещенном в прямом направлении и включенном встречно по отношению к полярности напряжения входного питания между объединенными силовыми выводами ключей усилителя мощности и средней точкой выходного обмотки трансформатора задающего генератора, а противофазные выводы указанной обмотки подсоединены к управляющим выводам ключей, источник однополярного управляющего напряжения, выполненный на другой выходной обмотке

1714770 трансформатора задающего генератора и двухполупериодном выпрямителе, выходные выводы которого подключены к выводам управляющего входа регулирующего элемента, и выпрямительно-фильтрующее устройство.

Наиболее близким устройством является двухтактный преобразователь напряжения, содержащий включенные последовательно между входными выводами управляемый высбкоомный двухполюсник на регулирующем. транзисторе с резистором в цепи его эмиттера, подсоединенным своим свободным выводом к первому входному выводу, и усилитель мощности с трансформаторным выходом, построенный по схеме со .средней точкой, подключенной к второму входному выводу, на полупроводниковых ключах, объединенных силовыми выводами, а,также источник переключающего сигнала. включающий в себя задающий, генератор прямоугольных импульсов, источник переключающего сигнала, включающий в себя задающий генератор,прямоугольных импульсов, источник однополярного. управляющего напряжения и выпрямительно-фильтрующее устройство, причем объединенные силовые выводы ключей подсоединены к общему выходному, а их управляющие выводы — к противофвзным выходным выводам указанного источника переключающего сигнала. выходные выводы источника управляющего напряжения подключены к входным выводам регулирующего элемента, Цель изобретения — является повышение надежности путем предотвращения аварийного перенапряжения на выходе при увеличении управляющего напряжения и сопротивления нагрузки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя с защитой; на фиг, 2 — вариант реализации схемы защиты преобразователя.

Двухтактный преобразователь напря-. жения содержит включенные последовательно между входными выводами 1 и 2 управляемый высокоомный двухполюсник 3 на регулирующем транзисторе 4 с резистором 5 в цепи его змиттера. подсоединенным своим свободным выводом к входному выводу 1, и усилитель мощности 6 на транзисторах 7 и 8, объединенных эмиттерами, с выходным трансформатором 9; средняя точка первичной обмотки которого подключена к входному выводу 2. Источник переключающего сигнала, являющийся задающим генератором 10, обеспечивает поочередный противофаэный перевод ключей из проводящего состояния в непроводящее и наоборот, Противофазные выходные выводы генератора 10 подсоединены к базам транзисторов 7 и 8 соответственно, а общий выходной вывод — к их объединенным одноименным эмиттерам. Между выходом

5 усилителя мощности.б и выходными выводами преобразователя включен выпряйительно-фильтрующий блок 11. Источник однополярного-управляющего напряжения

12 своим выходным выводом 13, полярность

10 напряжения на коротком совпадает с полярностью напряжения на входном выводе 2, подсоединен к базе регулирующего транзистора 4, а другим выходным выводом 14 — к общей точке диода 15 и резистора 16 вве15 денной защитной цепи, свободный вывод диода 15 которой подключен к входному выводу 1, а свободный вывод резистора 16— либо к входному выводу 2 (фиг. 1), либо к общей точке двухполюсника 3 и. усилителя

29 мощности (фиг.2).К выходным выводам преобразователя подсоединена нагрузка;

Предлагаемый преобразователь работает следующим. образом.

Под действием выходного однополяр25 ного напряжения источника 12 выходной ток управляемого двухполюсника 3, переключаемый ключами транзисторами 7 и 8 с частотой выходного сигнала генератора 10. формирует напряжение на первичных полу30 обмотках выходного трансформатора 9. Частота выходного сигнала генератора.10 выбирается равной резонансйой частоте па раллельного контура, образованного емкостью С и индуктивностью первичной

35 полуобмотки трансформатора 9. При этом напряжение .на полуобмотках последнего представляет собой либо совокупность отрезков параболы, либо синусоиду. Через диод- -15 под действием напряжения входного

40 питания Uex ïðåîáðàçîâàòåëÿ протекаетток !

1, равный И =Uex/Вм (816 — сопротивление резистора 16) в случае реализации по фиг. 1, или 11= (Uex 0аых!пв)И16 (0вых выходное напряжение преобразователя, ng — коэффи-45 циент трансформации трансформатора 9) в случае реализации по фиг, 2. .Одновременно через указанный диод в, противоположном направлении под действием выходного напряжения источника 12

50 протекает ток b, являющийся базовым током транзистора 4, величина которого определяется номинальным выходным током преобразователя, коэффициентом трансформации трансформатора 9 и типом тран55 зистора 4 (в частности, егоp).

Для обеспечения нормальной работы преобразователя и надежной его защиты от . перенапряжения на выходе выбирают прак- . тически l1 1,5!2voe (!2ном — значение тока l2 . соответствующее номинальной выходной

1714770 мощности, или, при неизменном сопротивлении нагрузки, номинальному выходному напряжению). Выходной ток двухполюсника 3 1выхз, определяемый соотношением

1выхз Овых12/ив=12 р4 (Овых12 — выходное на- 5 пряжение источника 12, Rs - сопротивленйе резистора 5), определяет амплитуду напряжения 11а первичных полуобмотках трансформатора 9, а следовательно, и величину выходного напряжения преобразователя.. 10

Рассмотрим ситуацию, возникающую в преобразователе в случае аварийного увеличения выходного напряжения источника

12 вследствие какой-либо его неисправно- . сти или, например, по ошибке настройщика . 15 при неизменном сопротивлении нагрузки.

УВЕЛИЧЕНИЕ 1вых12 ПРИВОДИТ ПРИ ЭТОМ К ПРОпорциональному увеличению выходного напряжения преобразователя, При увеличении тока 12 и выходного йапряжения 20 преобразователя в полтора раза начинается подзапирание диода 15, ограничивающее ток 12 и выходное напряжение, повышая тем самым надежность, особенно высоковольтных преобразователей,-так как предотвра- 25 щение перенапряжения исключает воэможность пробоя s элементах высоковольтных цепей (трансформатор 9, узел 11 и нагрузка).

Напряжение между коллектором и 30 эмиттеРом тРанзистоРа 4Охэ4 пРи номинальной выходной мощности преобразова теля и номинальном напряжении входного

ПИтаНИЯ Овхном ВЫбИРаЕтСЯ РаВНЫМ Ох-в4 34

448+ 0,1Овх.ном для обеспечения активного 35 режима при уменьшении Овх íà 10% от

Овх.ном Практически увеличение Овы«12 в полтора раза при номинальной выходной мощности и номинальном выходном и входном напряжениях приведет к более резкому 40 увеличению тока 12, так как вследствие увеличения амплитуды напряжения на полуобмотках трансформатора 9 транзистор 4 войдет в насыщение, т.е. существенно(в 3-5 раз,и более) уменьшится коэффициент пере- 45 дачи тока базы р4, а, слЕдовательно, ограничение тока 12 путем подзапирания.диода

15 произойдет при значении напряжения

Овых12 в интервале Овых12ном< . Овых12(<1,5Овых12ном(Овых1гном — Значенив Овых12, 50 соответствующее номинальному выходному напряжению)., Рассмотрим ситуацию, возникающую, в частности, при использовании преобразо- . вателя в составе стабилизирующего преоб- 55 раэователя напряжения. Пусть в процессе эксплуатации уменьшилось сопротивление нагрузки RH. При этом возрастает выходной ток источника 12 12, Если сопротивление Вн г уменьшится (вплоть до короткого замыка- ния) настолько, что ток 12 установится равным по величине току 11, диод 15 подзапирается, обеспечивая тем самым ограничение тока 12 и, как следствие, выходного тока двухполюсника 3, предотвращая обусловленные указанной перегрузкой выбросы тока через транзисторы преобразователя 7 и 8 и связанные с этим отказы в работе. Ограничение выбросов выходного тока двухполюсника 3 Iвыхз при перегрузке осуществляется в преобразователе с постоянной времени транзистора 4, работающего в активном режиме. Введенная цепь иэ диода 15 и резистора 16 потребляет ток 11, РаВНЫй 11 =-1,51выхз/ Р4. ПРИ ИСПОЛЬЭОВаНИИ в. качестве транзистора 4 современных транзисторов, выполненных по схеме Дарлингтона и имеющих коэффициент /34 поРЯДКа НЕСКОЛЬКИХ СОТЕН, ВЕЛИЧИНа тОКа Is x3 составляет менее 1% от тока Issx3, потребляемого силовой цепью преобразователя от источника входного питания. Кроме того, при использовании транзисторов с большим козффициентомР4 в случае подключения свободного вывода резистора по фиг. 2 вследствие большой величины сопротивления укаэанного резистора (десятки килоом) не наблюдается ухудшения показателей качества преобразователя, в частности не происходит сужение диапазона установки регулируемых значений выходного напряжения в области малых величин. При использовании предлагаемого преобразователя в составе стабилизирующего преобразователя напряжения защита от перегрузок по току вплоть до короткого замыкания обеспечивается во всем диапазоне устанавливаемых значений выходного напряжения, а ложных срабатываний защиты при этом не происходит, т,е. имеет место расширение функциональных воэможностей защиты. Повышение надежности преобразователя и расширение функциональных возможностей защиты обеспечены предельно простой реализацией цепи защиты — она содержит всего два электрозлемента — диод 15 и резистор 16.

Формула изобретения

Двухтактный преобразователь напряжения, содержащий включенные последовательно между входными выводами управляемый высокоомный двухполюсник на регулирующем транзисторе с резистором в цепи эмиттера, подключенным свободным выводом к первому входному выводу, и усилитель мощности с трансформаторным выходом, подключенный одним выводом питания к второму входному выво1714770

Составитель Ф.M.Ãàðöìàí

Тех ред M.Морге нтал Корректор О.Кундрик

Редактор О.С.Стенина

Заказ 702 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ду, задающий генератор, выходом соединенный с управляющими входами усилителя мощности, выпрямительно-фильтрующий блок, выходом подключенный к выходным выводам, источник однополярного управляющего напряжения одним выходным выводом, полярность напряжения на котором соответствует полярности напряжения на втором входном выводе, подключен к базе регулирующего. транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при увеличении управляющего напряжения от пе/ ренапряжейия на выходе и изменения нагрузки, введена защитная цепь из последовательно соединенных диода и резистора, подключенная между первым и вторым

5 входными выводами, причем общая точка защитной цепи подключена к другому выходному выводу уйомянутого источника однополярного напряжения, при этом диод указанной цепи включен в направлении

10 прямой проводимости по отношению к полярности напряжения питания.