Регулируемый транзисторный конвертор
Иллюстрации
Реферат
О П И C.. А- Н--И-Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ пц 501455 ьоюз Советский
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.01.74 (21) 1995995/24-7 с присоединением заявки № (51) М. Кл. Н 02М 3/315
Н 02Р 13/1б
Опубликовано 30.01.76, Бюллетень № 4
Дата опубликования описания 1б.04.7б (53) УДК 621.314.57 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения
Л. Е. Смольников (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ КОНВЕРТОР
Государствеииый комитет
23 Пр иоритет
Совета Министров СССР
Изобретение относится к области силовой электротехники и может быть использовано при разработке вторичных источников питания, Известны регулируемые транзисторные конверторы, содержащие регулирующий транзисторный ключ, инвертирующий .каскад с трансфо р м атором, широтно-импульсный модулятор, ключевой усилитель мощности с последовательным дроеселем, силовой и измерительный трансформаторы с соединенными последовательно первичными обмотками и подключенный к вторичной обмопке измерительного трансформатора через выпрямитель резисторный шунт, который через стабилитрон подсоединен к входу усилительного элемента,. например транзистора.
В из вестных ко нверторах .в переходных режимах,при включении и отключении источника питания или нагрузки токи через тра нзисторы усилителя и регулирующего ключа могут достигать значений, значительно превышающих установившиеся значения этих токов, что может привести к выходу транзисторов из строя.
Предлагаемый конвертор отличается тем, что в нем выход усилительного элемента включен- в цепь питания управляющих переходов тнристоров двухполупериодного вы прямителя, соединенного через обмотки трансформатора инвертнрующего каскада с выходом указанного модулятора.
Это обеспечивает ограничение в переходных режимах токов через транзисто ры усили5 теля и регулирующего ключа и повышение надежности работы конвертора.
На чертеже представлена схема предлагаемого конвертора, где 1 — основной источник
10 питания; 2 — вспомогательный источник питания; 3 — инвертирующи"; 4> и 4ã—
4
15 б — согласующий транзистор; 7 — стабилитрон; 8 — источник измеряемого напряжения;
9 — резистор; 10 — коммутирующий транзистор; 11 — выпрямитель; 12> и 12з, 12,— соответственно пе рвичная и вторичные обмотки
20 упр а вля ющето тр ан сфор м атор а; 13 — токоограничивающий резистор; 14, 15 — транзисторы ретулирующего ключа; 1б — последовательный дроссель; 17 — ключевой усилитель мощности;
18 н 18з †1 — соответственно первичная и
25 вторичные обмотки силового трансформатора;
19 и 192 — соопветственно первичная и вторичные обмотки измерительного трансформатора; 20 — резисторный шунт; 21 — выпря митель; 22 — 24 — нагрузки конвертора; 25 — 27—
30 конденсаторные фильтры; 28 — стабилитрон, 501455
29 — транзисторный усилительный элемент;
30, 31 — тиристоры; 32, 33 — резисторы.
Схема работает следующим ооразом.
П р11 включении о=новного 1 и вспомогательного 2 источников питания инвертирующий каскад 3 обеспечивает формирование переменных прямоугольных напряжений на первичной 41 и вторичных 4.— 41 обмотках трансформатора инвертирующего каскада. При этом начинает функционировать выполненный на основе одновибратора и синхронизированный с ин вертирующим каскадом широтно-импульсный модулятор 5 и на выходе последнего, т. е. на переходе эмиттер †ба согласующего транзистора б, формируются импульсы, коэффициент заполнения которых определяется соотношением опорного напряжения стабилитрона 7 и измеряемого напряжения источника 8. Модул11рованные по ширине импульсы коллектор ного тока согласующего транзистора 6 через резистор 9 поступают в базу коммутирующего транзистора 10, который, находясь в области насьицения, закорачивает через выпрямитель 11 первичную оомотку 121 управляющего трансформатора и на это время предотвращает поступление в эту обмотку через токоограничивающий резисто р 13 тока от обмотки 4111 грансформатора, что исключает в течение этого времени возможность протекания тока через любую нз вторичных обмоток 12 или 12З y;,равляющего трянсформяторс1 11 00 спеч1ГВЯET pазомкнутое состояние обоих транзисторов !4 и 15, образующих регулирующий, ключ, Когда ток через резистор 9 не проходит, транзистор 10 находится в области отсечки, через перв 4чную
121 и одну из вторичных 122 или 12, обмотки протекают токи и, следовательно, один из транзисторов 14 или 15 регулирующего ключа оказывается в области насыщения. В результате поступает энергия от основного источника 1 питания в последовательный дроссель 16 и ключевой усилитель 17 мощности.
Очевидно, что в диагонали моста, образованного транзисторами ключевого усилителя мощности и, следовательно, на первичных обмотках 181 и 191 соответственно силового и измерительного трансформаторов формируются симметричные знакоперсменные импульсы.
Измерительн61Й трансформатор являс гся трян сформатором тока, так кя1к сопротивление резисторного шунта 20, подключенного через выпрямитель 21 к его вторичной обмотке 192, вносимое в первичную цепь, мало по величине.
Амплитуда переменного прямоуголь!1ого напряжения на первичной обмотке 181 силового трансформатора связана через коэффициенты трансформации соответствующих вторичных обмоток 18, 18> и 184 с напряжениями на нагрузках 22, 23 и 24 конвертора, подключенных к соответствующим конденсаторньв| фильтрам
25, 26 и 27.
Так как при включении источников 1 и 2 напряжения на конденсаторных фильтра.: 25, 55
60 Регулируемый транзисторный конвертор, содержащий регулирующий транзисторный ключ, инвертирующий каскад с трансформатором, широтно-импульсный модулятор, ключевой усилитель мощности с после;1овательным
05,дросселем, силовой и измерительный транс10
15 о
26, 27 равны нулю, то амплитуда напряжения на обмотке 181 силового трансформатора и, следовательно, амплитуды напряжения питания ключевого усилителя мощности также близки к нулю, т. е. в начале переходного режима сре;1нее за каждый период значение напря>кения на последовательном дросселе 16 положительно, что соответствует нспреры вно»у увеличению тока через этот дроссель. Одновременно с процессом такого повышения тока происходит пропорциональное ему -величение напряжения на резисторном шунте
20 и процесс заряда конденсаторных фильтров
25, 26, 27 и, следовательно, от периода к периоду увеличения амплитуды напряжения на первичной обмотке 181 силового трансформатора и напряжения питания ключевого усилителя мощности. Как только в процессе увеличения тока дросселя 16 напряжение на резисторном шунте 20 превысит значение напряхкения пробоя стабилитрона 28, через коллекторную цепь транзисторного усилительного элемента 29 в базы тиристоро в 30 и 31 поступает ток и в зависимости от полупериода один из них переходит в состояние «включено».
Это вызывает независимо от состояния широтно-импульсного модулятора появление тока в базе согласующего транзистора б, размыкание до конца данного полупериода регулирующего транзисторного ключа и, следовательно, исключает возможность дальнейшего увеличения тока через последовательный дроссель и транзисторы ключа и усилителя. В следующий полупериод включенный ранее тиристор переходит в состояние «выключено» и возможно включение только второго из указанной пары тиристоров. Резисторы 32 и 33 предназначены для ограничения токов через эти тиристоры.
Так как уровень ограничения превысит установившееся пиковое значение тока дросселя, то по окончании переходного режима конденсаторные фильтры 25, 26 и 27 заряжаются до требуемых напряжений. При этом напряжение .на резисторном шунте 20 за счет меньшего по сравнению с уровнем ограничения значением тока дросселя оказывается меньше напряжения пробоя стабилитрона 28 и дальнейшей коммутации тиристоров 30 и 31 не происходит.
При изменении напряжения источника 8 также изменяются напряжения на всех выходах конвертора.
Конвертор при использовании в качсст1ве источника 8 одного из его выходов обеспечивает стабилизацию выходных напряжений.
Формула изобретения
501455
Составитель Г. Огнев
Редактор И. Грузова Текред Л1. Семенов Корректоры: Н. Аук и 3. Тарасова
Заказ 557/15 Изд. ¹ 1042 Тираж 882 Подписное
Ц1-1ИИ!1И Государс: венного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и огкрытии! 13035, Москва, )K-35, Ра ьиская иаб., д. -1, 5
Типография, пр. Сапунова, 2 форматоры с соелинсниыми последовательно первичными оомотками, которые полкспочены к вторичной обмотке измерительного трансформатора через выпрямитель, резисторный шунт и пс=леловательную цепочку из стабилитроиа и вхо IB усилительного элемента, например транзистора, лвухполупериолный тиристорный выпрямитель, о т л и ч а 1о шийся тем, что, с целью ограничения в переходных режимах токов через транзисторы л силителя и регу1ирующсго ключа и увеличения иалехкности, вы. ол указанного усил11тельпого элемента включен в цепь пита игя управляющих
5 переходов ти ристоров двухполупериодпого выпрямителя, соединенного через обмотки TpBFIсформатора 1гнвертирующего каскада с выхолом указанного монулятора.