Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН А 1 Я 0139622 ПУБЛИК(51) 4 Н 02 М 7 537 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ УЬ( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразователям напряжения из постоянного в переменное, и может быть использовано в малогабаритных источниках питания малой мощности повышенной частоты преобразования(единицы и сотни ватт), например в гибридных источниках питания с выходной мощностью до 20 Вт. Цель изобретения - повышение КПД и расширение диапазона рабочих частот. Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением содержит переключающие транзисторы 1, 2, трансформатор 3 тока и выходной трансформатор 4. Выходной трансформатор 4 снабжен двумя дополнительными обмотками 8, 9, каждая из которых включена параллельно базоэмиттерному переходу соответствующего транзистора 1 (2) через последовательно включенные обмотку 10 (11) дросселя 12 насьпцения, резистор 13(14) и диод 15(16). Обмотки 10, 11 дросселя 2 насыщения размещены на сердечнике трансформатора 3 тока ортогонально его обмоткам 5, 7. 1 ил.1Изобретение относится к электротехнике,в частности к преобразователям напряжения из постоянного в переменное или постоянное, и может быть использовано в малогабаритных источниках питания малой мощности повышенной частоты преобразова.ния (единицы и сотни ватт), например, в гибридных источниках литания с выходной мощностью до 20 Вт.Цель изобретения - повышение КПД ирасширение диапазона рабочих частот.На чертеже приведена принципиальнаясхема нерегулируемого преобразователя напряжения с токовым управлением.Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением содержит переключающие транзисторы 1 и 2, трансформатор 3 тока и выходной трансформатор 4, причем коллекторы транзисторов 1 и 2 через обмотки 5 трансформатора 3 тока и обмотку 6 выходного трансформатора 4 соединены с одной шиной питания, эмиттеры - с другой шиной питания, а обмотки 7 трансформатора 3 тока включе ны в базовые цепи переключающих транзисторов 1 и 2. Выходной трансформатор 4 снабжен двумя дополнительными обмотками 8 и 9, каждая из которых включена параллельно базоэмиттерному переходу соответствующего транзистора 1(2) через последовательно включенные обмотку 10(11) дросселя 12 насыщения, резистор 13(14) (в ряде случаев резистор выполняется переменным) и диод 15(16). Резистор 7 и диод 18 необходимы для обеспечения работоспособности устройства при пониженной температуре, различных токах нагрузки и для обеспечения пуска в первоначальный момент времени.Устройство работает следующим образом.При подаче на вход устройства постоянного напряжения через резистор 17, который обычно подключается к средней точке обмотки 6 выходного трансформатора 4, подается постоянное смещение на базы транзисторов 1 и 2, при наличии несимметрии параметров транзисторови 2 один из транзисторов открывается, а другой лавинообразно закрывается. Ток через транзистор 1 увеличивается, что вызывает увеличение тока в обмоткетрансформатрра 3 тока. Транзистор 1 входит в режим насыщения, и к обмотке 6 выходного трансформатора 4 прикладывается напряжение, равное 1). Это напряжение трансформируется и поступает в нагрузку.К обмотке дросселя 12 насьицения прикладывается напряжение У+13 что вызывает его перемагничивание по полному циклу петли гистерезиса. Уравнение токов дляточки А в этом режиме определяется следующим образом: 17 = 1 з + 1 ц,При насыщении дросселя насыщениярезко возрастает ток намагничивания 1 ц,ограничиваемый резистором 13, следователь 2но, увеличивается ток 1 з. При постоянстве тока 17 ток базы 1 меняет знак на противоположный и рассасывание транзистора происходит значительным отрицательным током.Время рассасывания510 где 1 б 1 б - базовые токи транзистора при т отпирании и запирании. Частота переключения преобразователя 4%пВ,Я (1)где Юп - число витков обмотки 10;В, - индукция насыщения сердечникадросселя насыщения;Я- - площадь сечения сердечника дрос 20селя.При1 1 б., частота преобразования не зависит от тока нагрузки и температуры окружающей среды (без учета характеристик сердечника дросселя 12 насыщения).Величина тр, при рассасывании отрицатель 2 ным током снижается с (0,4 - 1,4) т(при1 зз=0) до (0,03 - 0,05) тн (при 1 б (О) .При расчете дросселя насыщения следуетучитывать, что 1, должна быть выше частоты преобразования, определяемой характеристиками сердечника трансформатора 3тока.Величина резисторов определяет необходимый рассасывающий ток транзисторов.Кроме того, регулировка резисторов 13 и 14обеспечивает параметрическое симметрирование преобразователя по любому известному критерию: минимум пульсаций выходного или входного напряжения, максимум КПД и т.д. в одном из режимов работы,Выражение (1) определяет взаимосвязь между величиной резисторов и частотой преоб 40 разования, однако дает лишь приблизительное значение частоты, Более точное выражение можно определить следующим образом: Ц,р -- (11+Еб) - ТКз)=- .ос+н,е,4 + 1-6.) - , Кз, где Н 8, - коэрцитивная сила и средняя длина магнитной силовой линии сердечника дросселя насыщения.Изменение вепичины Кз( ) приводит кизменению Идр, а следовательно, как вытекает из выражения (1), длительности отрицательного или положительного полупериоданапряжения.Обмотки 10 и 11 дросселя 12 насыщения размещены на сердечнике трансформатора 3 тока ортогонально его обмоту кам 5 и 7. В сердечнике образуютсяскрещенные поля, индукция в сердечнике определяется следующим образом: В- = В+1396226 Форлула изобретения СоставителТехред И. ВереТираж 665комитета СССРа, Ж - 35, Рауческое предпри Редактор А. ОгарЗаказ 1976/54ВНИИПИ Государственного1 3035, МоскПроизводственно-полиграф где Я.т - площадь сечения сердечника поЯстнаправлениям х, у соответственно;к - количество диодов в базовойцепи, включая базовый переход транзистора,Тогда частота переключения определяется следующим образом: При насыщении сердечника трансформатора 3 тока одновременно уменьшается базовый ток 17 (резко возрастает намагничивающий ток 1 по направлению у) и увеличивается ток 1 в - отрицательный рассасывающий ток (резко возрастает намагничиваюший ток 1 по направлению х). В данном случае магнитных насышающихся элементов два: трансформатор 3 тока и дроссель 12 насыщения, причем ток 1, выбирается меньшим, так как при этом нет необходимости компенсировать протекающий ток 17,4Изменение величин К резисторов 13 и 14 также приводит к регулированию длительностей полупериодов. Нерегулируемый преобразователь напряжения с токовым управлением, .содержащий переключающие транзисторы, трансформатор тока и выходной. трансформатор, причем коллекторы транзисторов через первые обмотки трансформаторов тока и обмотку выходного трансформатора соединены с одной шиной питания, эмиттеры - с другой шиной питания, а другие обмотки транс форматора тока включены в базовые цепипереключающих транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения диапазона рабочих частот, он снабжен дросселем насыщения с двумя обмотками, размещенными на сердечнике трансформатора тока ортогонально его обмоткам, выходной трансформатор снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая из которых включена параллельно базоэмиттерному переходу соответствующего переключающего 25 транзистора через последовательно соединенные обмотку дросселя насыщения, резистор и диод. ь Н. ДьяковаКорректор А. ОбручарПодписноепо делам изобретений и открытийшская наб., д. 45тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4