Конвертор

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сею Советснн 1 Сфцналнстнческии Респубннн(51) М. Кл, Н 02 М 3/335 2070280/24-07 400450/24-0 Гоеударствеииый комит СССР ио делам изобретеиий и открытийллетень Юе ликовано 1502 ата опубликования описания 150279 2) Авторы изобрете Ю.Г,Басин, Ю.А.Гриц, В,И.Исаченко и А.А.Симонов) Заявнтел 54) КОНВЕРТОР з- оких Изобретение относится к области преобразовательной техники, преимущественно к преобразователям напряжения для заряда электрических аккумуляторов от радиоизотопных термоэлектрических генераторов небольшой мощности.Известны транзисторные конверторы напряжения, обеспечивающие заряд аккумуляторов от первичного источника питания небольшой мощности. Основными требованиями, предъяв ляемыми к таким преобразователям, являются экономичность и постоянство преобразуемой мощности при и менении напряжения нагрузки в шир пределах.Например, известен конвертор, представляющий собой двухтактный транзисторный конвертор с положительной обратной связью по коллекторному току транзисторов и схемой управления, обеспечивающей регулиро вание выходного напряжения. Благодаря обратной связи по току сам преобразователь экономичен, однако стабилизация его выходной мощности возможна только при введении дополнительных обратных связей и должна осуществляться внешними устройствами, достаточно сложными и потребляющими значительную мощность 11 .Более простое решение задачи достигается применением другого известного конвертора, представляющего собой однотактный конвертор с накоплением энергии в ненасыщающемся трансформаторе (например с немагнитным зазором сердечника),обратным включением вентиля выпрямителя и положительной обратной связью по напряжению нагрузки. В отличие от предыдущего решения преобразователь автоматически поддерживает относительное постоянство преобразуемой мощности без каких-либо внешних устройств 12,Однако, он, во-первых, менее экономичен, чем преобразователь с обратной связью по току, и, вовторых, не обеспечивает полной стабилизации мощности. Последнее объясняется следующей особенностью преобразователя: период его работы складывается из времени накопления энергии в трансформаторе и времени размагничивания трансформатора (передачи энергии в нагрузку) . Время накопления энергии не зависит от напряжения нагрузки, что обеспечиваеЗО определенную стабилизацию мощности.Однако время размагничивания трансформатора обратно пропорциональнонапряжению нагрузки, поэтому приизменении напряжения нагрузки нес"колько изменяются частота преобра".эования.и преобразуемая мощность.Наиболее блйэким к предложенному по технической сущности является конвертор, состоящий из связанного с входными, выводами транзистора, охваченного трансформаторнойцепью обратной связи по току коллектора, включенного в цепь первичнойобмотки выходного трансформатора,вторичная обмотка которого соединена через диод с выходными выводами3). Такой конвертор снабжен цепьюдля размагничивания трансформатораобратной связи во время пауз коллек"торного тока.В схеме конвертора предусмотренавозможность регулирования выходного напряжения, мощности и другихвыходных параметров, для чего введены специальные управляемые цепи,Управление производится внешнимиустройствами, и числу которых относятся. датчик параметра, источникопорного сигнала (задатчик), схемауправления и усилитель сигнала рассогласования,Недостатком прототипа являетсяналичие достаточно сложных цепейразмагничивания трансформатора обратной связи и регулирования выходной мощности, Эти цепи имеют низкуюнадежность и потребляют заметнуюмощность, которая в случае сравнительно маломощного преобразователяможет значительно превышать мощностьпотерь в его основных элементах.Цель изобретения - повышение надежности и увеличение КПД устройства.Эта цель достигается тем, чтоконвертор, состоящий из связанногос входными выводами транзистора,охваченного трансформаторной цепьюобратной связи по току коллектОра,включенного в цепь первичной обмотки выходного трансформатора, выходная цепь которого через добавочныйдиод подключена к выходньм выводам,причем первичная и вторичная обмотки трансформатора цепи обратной связи выполнены со средними точкамипервая из которых соединена с однимиз входных выводов, а другая - черезпараллельную ЯС-цепь - с другимвходным выводом, первичные обмоткиобоих выходных трансформаторов соединены между собой через первичнуюобмотку трансформатора обратной свя. -зи.Благодаря наличию второго плечаисключается необходимость специальной цепи размагничивания трансформатора обратной связи, так как во время паузы коллекторнОГО тока Одногоиз транзисторов второй открыт, итрансформатор перемагничивается егоколлекторньж током, Процесс перемагничивания трансформатора определяет длительность полупериода работы преобразователя, т.е. частотапреобразования определяется тольковольт-секундной характеристикойтрансформатора обратной связи и независит от напряжения нагрузки,Таким образом, конвертор автома -тически обеспечивает полную стабилизацию мощности при изменении напряжения нагрузки, причем его надежность и экономичность ваде, чем уизвестного, ввиду отсутствия специальных цепей размагничивания трансформатора обратной связи и устройствуправления.Схема конвертора представленана чертеже,Конвертор состоит из двух тран -зисторов 1 и 2, двух трансформаторов 3 и 4 (с немагнитными зазорами),двух вентилей 5 и б, включенных наобщий выходной фильтр 7, входногоФильтра 8, насыщающегося трансформатора обратной связи 9 и цепочкииз резистора и конденсатора 10-11.Конвертор работает следующим образом.Предположим, что в начальныймомент транзистор 1 открыт, атранзистор 2 заперт, В коллекторной цепи транзистора 1 протекаетлинейно нарастающий ток, вентиль5 заперт, а в трансформаторе 3накапливается магнитная энергия.Трансформатор обратной связи 9 обеспечивает насьйение транзистора 1базовым током, пропорциональнымтоку коллектора, и поддерживаеттранзистор 2 в запертом состоянии.когда трансформатор 9 входит в насжцение, полярность напряжения наего обмотках меняется, транзистор1 запирается, а транзистор 2 открывается, В связИ с этим меняетсяполярность напряжения на обмоткахтрансформатора 3, вентиль 5 открывается и накопленная в трансформаторе энергия поступает в нагрузку.Одновременно начинается накоплениеэнергии в трансформаторе 4, и вовтором плече преобразователя происходят аналогичные процессы.Коэффициент трансформации трансформаторов 3 и 4 выбирается так,чтобы время полного размагничиваниятрансформаторов при минимальном напряжении нагрузки не превышало времени его намагничивания при максимальном напряжении источника питания.Резистор 10 стабилизирует работуцепи возбуждения транзисторов и может быть использован для регулирования выходной мощности преобразователя. Конденсатор 11 форсирует пе)О 15 реключение транзисторов, что приводит к снижению динамических потерьв них. Следует отметить, что все цепи преобразователя обтекаются сравнительно большими токами, что создает воэможность глубокого резервирования элементов схемы. Формула изобретения Конвертор, состоящий из связанного с входными . выводами транзистора, охваченного трансформаторной цепью обратной связи по току, коллектора, включенного в цепь первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через диод с выходными выводами, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью поведения надежности КПД, он снабжен дополнительным транзистором, включенным в цепь первичной обмотки вспомогательного выходного трансформатора, вторичная обмотка которогочерез добавочный диод подключена квыходным выводам, причем первичнаяи вторичная обмотки трансформаторацепи обратной связи выполнены сосредними точками, первая иэ которыхсоединена с одним иэ выходных выводов, другая через параллельную ЯС "цепь - с другим входным выводом,а первичные обмотки обоих выходныхтрансформаторов соединены между собой через первичную обмотку трансформатора обратной связи.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Патент СшА Р 3219907,кл. 321-18, 1965.2Александров Ф.И, и Сиваков А.Р.Импульсные полупроводниковые преобразователи и стабилизаторы постоянного напряжения. Л., Энергия1970, с. 67, рис2-11.3, 1 ЕЕЕ.Т апэасОои оп тадпеОсьч,2, р 1, 1966, р.18, (прототип)Огн оставител ехоед Й.П о по д. 4/ Патентф, г.ужгород, ул.Проект Тираж 856И Государственелам изобретенва ЖРаш ого к омит й и открыкая наб. ектоо. И.Мускаив тФ жисноеСССР