Стабилизированный конвертор

Стабилизированный конвертор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз, Соеетскин

Социалистических

Республик (ц 705616 (61) Дополнительное к авт. свйд-ву— (22) Заявлено 05.01.78 (2!) 2563903/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет.— (51} M. Кл.в

Н 02 М 3/335, G 05 F 1/56

Гесударстевнний квинтет

СССР нв делам нэобрвтвннй н вткрктнй (53) УДК 621.316. . 722. 1 (088.8) Опубликовано 25.12.?9. Бюллетень Ж 47

Дата опубликования описания 26,12.79 (72) Авторы изобретения

В. В. Захаров, А. М. Кознев, А. Я. Малышев, П. Г. Лисов и В. А. Ревунов (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЛ КОНВЕРТОР

Изобретение относится к электротехнисе и может быть использовано в цепях пи-. тания различной радиотехнической аппаратуры.

Известен стабилизированный конвертор, который содержит задающий генератор, выполненный по полумостовой схеме, широтноимпульсный модулятор с выходным трансформатором (! ). Силовые транзисторы одной половины усилителя мощности, являющейся одновременно транзисторами задающего генератора, управляются от трансформатора задающего генератора, силовые транзисторы другой половины мостовой схемы усилителя мощности управляются модулированными импульсами от выходного транаформатора широтно-импульсного модулято-, ра, причем последний связан с трансформатором задающего генератора.

При таком техническом решении необходим трансформатор задающего генератора повышенной мощности, а наличие модулированного напряжения с паузой на нуле в управлении силовыми транзисторами может привести к выходу последних из строя, что снижает КПД и надежность преобразовате ля.

Известен стабилизированный конвер- тор (23 являющийся наиболее близким к данному изобретению, который содержит за5 дающий генератор, выполненный по полумостовой схеме и состоящий из первого и второго силового транзистора, первого трансформатора с одной первичной н двумя вторичными обмотками, подключенными соответственно через цепи управления, выполненные на первом диоде и первом резисторе, к электродам первого и второго силовых транзисторов, причем одна диагональ полумостовой схемы соединена с входными клеммами, усилитель мощности, выполненный по мостовой

1 схеме на первом, втором, третьем и четвертом силовых транзисторах, выход которбго через второй трансформатор подключен к выходным клеммам, два узла форсированногоо запирания, выходы которых соответст20 венно подключены к электродам третьего н четвертого силовых транзисторов, причем каждый из указанных узлов состоит из дополнительного транзистора, между базой и коллектором которого включен второй ре705616 зистор, третьего и четвертбго резистора, второго диода и первого конденсатора, широтно-импульсный модулятор с третьим трансформатором на выходе, вторичные обмотки

«оторого соединены с первыми входными выводами первого и второго узла форсированного запирания соответственно.

Недостатком известного устройства является низкая частота преобразования (!О кГц), что приводит к увеличению массы и габаритов устройства и снижению КПД, причем повышение частоты вызывает увеличение потерь мощности в момент переключения, что увеличивает опасность выхода из строя силовых транзисторов, так как длительйость коммутационных процессов сравнима с длительностью полупериода выходного напряжения преобразователя. Необходимо отметить также выделение большой мощ ности на ограничительном резисторе, вклю" ченном последовательно с первичной обмоткбй трансформатора в диагональ полумостовой схемы задающего генератора, кроме того управление третьим и четвертым силовыми транзисторами усилителя мощности про-. изводится от выходного трансформатора широтно-импульсного модулятора с применением схемы для форсированного запирания, включающей в свой состав !эспомогательный"транзистор и конденсатор, причем заряд конденсатора производится только при наличии импульса найряжения соответствующей полярности в обмотке выходного трансформатора широтно-импульсного модулятора. При отсутствии указанного импульса и одновременно разряженном конденсаторе (например, в момент включения) вход указанных силовых транзисторов какое-то время оказывается без сигнала управления (или запирания), что может привести к восходу яз строя третьего и четвертого силовых транзисторов усилителя мощности.

Указанные недостатки снижают КПД и надежность работы конвертора.

Целью изобретения является повышение

КПД и надежности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в известный стабилизированный конвертор введен четвертый трансформатор, первичная

:обмотка которого включена в другую диагональ полумостовой схемы задакйцего генератора, первая вторичная обмотка через веденый пятый резистор соединена с первичной обмоткой первого трансформатора, вторая вторичная обмотка подключена ко входу шйротно:ймйульсйогб модулятора, а третья и четвертая вторичные. обмотки этого транс-. форматора соединены соответственно со вторыми входными. выводами первого и второго узла форсированного запирания в каждую из цепей управленИя задающего генератора введены . третий и четвертый диоды, шестой резистор и вто рой конленсатор, причем первый вывод каждой из вторичных обмоток первого трансформатора соединен с эмиттером соответствующего силового транзистора непосредственно, второй вывол -- с базой этого же силового транзистора через обратновключенный первый лиод, а также через первый резистор последовательно соединенный с цепочкой из третьего диода, шунтированного вторым конденсатором, коллектор указанного силового транзистора, соединен с его базой через шестой резистор, а со вторым выводом вторичной обмотки через обратновключенный четвертый диод, последовательно соединенный с первым резистором, кроме того, в каждый узел форсированного запирания введены пятый и шестой диоды и стабнлитрон, причем база соответствующего. силового транзистора соединена с одним из первых входных выводов узла форсированного запирания и с коллектором дополнительного транзистора через первый конденсатор, а с другим из указанных первых входных выводов — через прямовключенный пятый диод, эмиттер этого же силового транзистора соединен с одним из вторых входных выводов узла форсированного запирания через трезв тий резистор, а также через эмиттер — базовый переход дополнительного транзистора и последовательно с ним включенный стабилитрон, а другой из указанных вторых входных выводов через прямовключенный шестой диод соединен с коллектором указан ного соответствующего силового транзистора и через второй диод, зашунтированный четвертым резистором — с базой этого же силового транзистора. Кроме того, между выходом усилителя мощности и входом второго трансформатора включен ввеленный третий конденсатор.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизированноto конвертора, выполненная согласно данному изобретению.

Стабилизированный конвертор содержит задающий генератор 1, выполненный по полумостовой схеме на первом 2 и втором

3 силовых транзисторах и конденсаторах 4, М 5, усилитель мощности 6, выполненный по мостовой схеме на первом 2, втором 3, третьем 7 и четвертом 8 силовых транзисторах, широтно-импульсного модулятор: 9 с трансформатором 10. К базам силовых транзисторов 2 и 3 0т вторичных обмоток ll трансформатора12 подключены последовательносоединенные резистор 13 и диод !4, параллельно которым подключен диод 15, параллельно диоду 14 включен конденсатор 16.

Коллектор-база транзисторов 2 и 3 соединены через резистор 17 и последовательновстречно включенные диоды !8, 14. Первич- . ная обмотка (9 трансформатора !2 соелннена со вторичной обмоткой 20 трансформато7056!6 ра 21 через последовательно-включенный резистор 22. Первичная обмотка 23 трансформатора 21 подключена к общим точкам соединения конденсаторов 4, 5 и транзисторов 2, 3 (к диагонали полумостовой схемы задающего генератора !). Вторичная обмотка 24 трансформатора 21 подключена на вход широтно-импульсного модулятора 3, а вторичные обмотки 25 этого же трансформатора 21 подключены через узлы форсированного эапирания, состоящие из диода 26, конденсатора 27, транзистора 28, резистора

16

29, диода 30 и резистора 31, на входы силовых транзисторов 7, 8. Вторичные обмотки 32 выходно1о трансформатора 10 широт но-импульсного модулятора 9 через диод 33 соединены с коллекторами транзисторов 7 и 8, через параллельно-соединенные резистор 34 и диод 35 к базам трансзиторов 7 и 8, через резистор 31 к эмиттерам силовых . транзисторов 7 и 8. Первичная обмотка 36 выходного трансформатора 37 подключена к общим точкам соединения транзисторов

2, 3 и 7, 8 (к диагонали мостовой схемы усилителя мощности 6) через последовательно-включенный конденсатор 38. Выход усилителя мощности через трансформатор 37 подключен к выходным клеммам 39. 2$

Работа преобразователя-стабилизатора основана на преобразовании постоянного напряжения в переменное с помощью задающего генератора 1, усиления переменного напряжения усилителем мощности 6 и обрат» ного преобразования переменного напряжения в постоянное. Задающий генератор 1 работает в режиме автоколебаний с частотой

»е менее 20 кГц.

Пусть в рассматриваемый момент времени транзистор 2 открыт и насыщен, а транзистор 3 закрыт. Первичная обмотка 23 первого трансформатора 21 задающего генератора 1 своим началом через открытый транзистбр 2 подключена к положительной входной клемме 40. Полярность напряже- 4!! ний на вторичных обмотках 11 маломощного насыщающегося трансформатора 12 задающего генератора 1 такова, что транзистор 2 поддерживается в режиме насыщения, а транзистор 3 — в режиме отсечки. При

4% насыщении трансформатора 12 происходит уменьшение тока базы открытого транзистора 2. В момент окончания процесса рассасывания транзистор 2 выходит из режима насыщения и напряжение на обмотке 11 трансформатора 12 начинает уменьшаться. $6

При этом за счет действия внутренней положительной обратной связи происходит переключение транзисторов 2 н 3, сопровождающееся сменой полярности напряжений на обмотках обоих трансформаторов 12 и 21.

В дальнейшем процессы в схеме йовторяются. Чтобы не допустить работу силовых трап зисторов 2, 3 и 7, 8 в режиме глубокого на сыгцения применены диоды 14, 18 и 33, 35. Резисторы 17 применены для облегчения режима включения задающего генератора 1, так как при включении питания через резисторы I 7 и переход бааа -эмиттер транзисторов 2, 3, протекает очень малый ток, создающий напряжение смещения на переходах база-эмиттер транзисторов 2, 3. Указанный ток не может открыть транзисторы-...:

2, 3, но создает условия для начала генерации задающего генератора I. Резисторы 13 необходимы для ограничения тока базы транзисторов 2 и 3 а диоды !5 для ускорения процесса запирания указанных транзисторов. Конденсаторы 16 ускоряют процесс переключения транзисторов 2 и З,за счет перезаряда обеспечивают непрерывный ток управления указанных транзисторов, а также уменьшают ассиметрию полуволн на выходе задающего генератора I. Импульсы напряжения со вторичной обмотки 24 трансформатора 21 поступают на вход широтноимпульсного модулятора 9, на выходном трансформаторе 10 которого появляются модулированные по длительности импульсы напряжения, последние поступают на входы силовых транзисторов 7, 8, создавая падение напряжения на резисторах 31 такой полярности, что дополнительный транзистор 28 закрыт. В результате происходит заряд конденсаторов 27. Одновременно на входы этих транзисторов 7, 8 пОступают импульсы напряжения с первого трансформатора 21 задающего генератора 1 через переход коллектор-эмиттер дополнительных транзисторов

28. При отсутствии импульсов напряжения на вторичных обмотках 32 трансформатора

10 падение напряжения на резисторах 31 исчезает, транзисторы 28 открываются, при

:этом на вход транзисторов 7 и 8 подается запирающее напряжение. Резисторы 29 создают напряжение смещения на входе транзисторов 28 для увеличения скорости переключения транзисторов 28. Диоды 30 необходимы для стабилизации тока через переход коллектор-эмиттер транзисторов 28. Резисторы 34 пропускают импульсы напряжения запирания, возникающие во вторичных обмотках 32 трансформатора 10. Конденсатор 38, включенный последовательно с первичной обмоткой 36 выходного трансформатора 37 преобразователя-стабилизатора, необходимым для уменьшения ассиметрии полуволн переменного напряжения и соответственно уменьшения тока надмагничивания трансформатора 37.

Формула изобретения

1. Стабилизированный конвертор, содер.кащий задающий генератор, выполненный по полумостовои схеме и состоящий из первого и второго силового транзистора, перво705616 го трансформатора с одной первичной н лвумя вторичными обмотками, подключенными полненнйе на первом диоде н первом резисторе, к электродам первого и второго сило "вых транзисторов, причем одна диагональ полумостовой схемй соединена с входными клеммами, усилитель мощности, выполненный по мостовой схеме на первом, втором, третьем и четвертом силовых транзисторах, выход которого через второй трансформатор

"подключен к выходным клеммам, два узла фон. йрованногб запирания, выходы кото рйх" "соответственно подключены к электро дам третьего и четвертого силовых транзисторов, причем каждый из указанных" уМов

"" "состойт из дбпблнйтельнОго транзистбра, . между базой и коллектором которого вклю.чен второй резистор, третьего и четвертого - " резистора, второго диода и первого конденсатора, широтно-импульсный модулятор с третьим трансформатором на выходе, вторичные обмотки которого соединены с пер2О выми входными выводами первого и второго узла форсированного запирания соответст-. венно, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности,-в йего Йведен четвертый трансформатор, первичная обмот- 2ф ка которого включена в другую диагональ полумостовой схемы задающего генератора, первая вторичная обмотка через введенный пятый резистор соединена с первичной обмоткой первого трансформатора, вторая вторичная обмотка подключена ко входу широт-но-импульсного модулятора, а третья и четвертая вторичные обмотки этого трансформа;

"тора "соединены соответственно со вторыми входными выводами первого и второго узла фГфсированного запирания, в каждую из це- эз пей управления задающего генератора введены третий и четвертый диоды, шестой резистор и второй конденсатор, причем первый вывод каждой из вторичных обмоток первого трансформатора соединен с эмиттером соответствующего силового транзистора нейосредственно, а второй вывод — с базой этого же силового транзистора через обратно включенный первый диод, а также через первый резистор, послеловательно соединенный с цепочкой нэ третьего лиола, эашунтированного вторым конденсатором, коллектор. укаэанного силового транзистора соединен с его базой через шестой резистор, а со вторым выводом вторичной обмотки через обратновключенный четвертый диод, послеловательно соединенный с первым резистором, кроме того, в каждый узел форсированного запнрания введены пятый н шестой диоды и стабилитрон, причем база соответствующего с лового транзистора соединена с одним из первых входных выводов узла форсированного эапйрания н с коллектором дополнительного транзистора через первый конденсатор, а с другим из указанных первых входных выводов — через прямовключеннь1й пятый диод, эмиттер этого же силового транзистора соединен с одним нз вторых входных выводов узла форсированного эапирання через третий резистор, а также через эмиттербазовый переход дополнительного транзис тора и последовательно с ннм включенный стабилитрон, а другой из указанных вторых входных выводов через прямовключенный шестой диод соединен с коллектором указанного соответствующего силового транзистора и через второй диод; зашунтированный четвертым резистором — с базой этого же силового транзистора.

2. Стабилизированный конвертор по п. I, отличающийся тем, что между выходом усилителя мощности и входом второго трансформатора включен введенный третий конденсатор.

Источники информации, прннятйе во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 473994, кл. G 05 F I 64, 1975.

2. Марченко H. Б., Кривешко Е. А. Некоторые схемотехнические особенности построения преобразователей с бестрансформаторным подключением к сети переменного тока. Общество «Знание РСФСР», Московский Дом научно-технической пропаганды имени Ф. Э. Дзержинского, материалы семинара «Устройство вторичных источников электропитания РЭА», М., 1976, с. 63.

Составитель С. Чернышева

Редактор О. Волков . Техред К. Шуфрич Корректор М. Вигула

Заказ 8049/60 Тарары 857 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаи наб,, д. 4/5

Филиал П ПП к Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4