Полумостовой транзисторный преобразователь

) 4 Н 02 М 3 335 Я Мг ЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРФ 877757, кл, Н 02 М 7/5388, 1976.Авторское свидетельство СССРВ 575751, кл. Н 02 М 7/537, 1974.(54) ПОЛУМОСТОВОЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к электротехнике, Цель изобретения - повыше ние КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь при переключении силовых транзисторов. В началекаждого полупериода процесс запирания транзистора 2 по времени совпадает с моментом отпирания транзисторов 3,4, при котором наблюдаетсяразряд конденсатора 13. Конденсаторы 13 и 14 обеспечивают коррекциютраектории рабочей точки транзисторов 1,4 и 2,3 соответственно. Энергия, накопленная в конденсаторах,полное.ью передается в узел нагрузИзобретение относится к электротехнике и может быть использованов системах вторичного электропитанияи электропривода для преобразованияпостоянного напряжения.Цель изобретения - повышениеКПД и надежности путем уменьшениядинамических потерь при переключениисиловых, транзисторов.На фиг, 1 представлена принципиальная схема предпоженного преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя,Преобразователь содержит силовыетранзисторы 1 и 2 первого 3, второго4 плеч преобразователя и дроссель5, Нагрузочный узел 6 включен междуотводом от средней точки обмоткидросселя 5 и средней точкой источника питания, образованной конденсаторами 7 и 8 делителя напряжения. Диоды 9 и 10 связывают точки соединения транзисторов 1 н 2 и 3 и 4 сосредней точкой источника питания,Диоды 11 и 12 и конденсаторы 13и 14 образуют цепочки, шунтирующиетранзисторы 1 и 4. Дополнительныйтранзистор 15 подключен к дополнительному выпрямительному узлу 16 сдиодами 17 - 20,Нагрузочный узел 6 на фиг, 1представлен для примера регулируемого преобразователя постоянногонапряжения в постоянное и состоитиз выходного трансформатора 21, выпрямительных диодов 22 и 23, дросселя 24 и конденсатора. 25 выходногофильтра,Полумостовой транзисторный генератор в режиме регулируемого преобразователя постоянного напряженияработает следующим образом,102040 От схемы управления пр еобр аз ов ате 65 ля на управляющие входы транзисторов 2 и 1 поступают сигналы Бв, (фиг 2) задающего генератора длительностью Т/2 полупериода и Бр 1 широтноимпульсного модулятора длительностью 50 рабочего импульса 1 ч соответственно, а на входы транзисторов 3 и 4 - такие же сигналы, но сдвинутые на время Т/2 (не показаны), Транзистор 15 управляется сигналом Бдвой ной частоты в начале каждого попу- периода с длительностью коммутации С, . Причем (й- 1, ) с С В момент времени , (фиг.2) отпираются транзисторы 1 и 2, а транзисторы 3 и 4 заперты, При этом кон-. денсаторы 13 и 14 заряжены до максимального напряжения, равного Е /2,вх диоды 9 и 11 заперты, а транзистор 15 открыт.Ток от источника питания протекает по цепи Евх(+) - 1" 2 - верхняя половина 5-6-8-Е (-), а также по цепи; 7(+) - 1- 2-ф 5 6 7(-),Появившееся напряжение на входе узла 6 направлено встречно напряжению Е р/2 конденсатора 7, поэтому лод воздействием неравенства П, У - Увотпираются диоды 17 и 18 моста 16 и конденсатор 13 разряжается на дроссель 5 по цепи: 13 1 2 5 - 17 - 15 - 18 - 13 и на нагрузку преобразователя по цепи: 13 7 6 17 15-" 18 13, При этом ток в цепи разряда (1 , ), а также напряжения на конденсаторе 13 и дросселе 5 к моменту времени плавно спадают до нуля (фиг,2), В соответствии с этим напряжением на входе узла 6 плавно нарастает до значения Е/2 ( Цна фиг,2),В промежутке времени отдоимеет место характерное для цепей с реактивными элементами Ь-С процессы перераспределения напряжения между дросселем 5 и трансформатором 21. При этом в дросселе 5 накапливается часть энергии от источника питания, а также от разряда конденсатора 13.Ло истечении времени й достаточного для полного разряда конденсатора 13, запирается транзистор 15.3 момент времени Сзапирается транзистор 1, а транзистор 2 остается открытым до конца полупериода.Ток продолжает поступать в нагрузочный узел 6 через открывшиеся диод 11 и конденсатор 13, заряжая последний. Напряжение на нем, а следовательно, и на транзисторе 1 плавно нарастает. Когда оно достигает значения Е /2, отпирается диод 9, полярность напряжения на дросселе 5 изменяется на обратную и накопленная в его верхней половине энергия передается в нагрузку преобразователя по цепи: отвод от средней точки 5 - 6 - 9 в . 2 верхний выход 5.Вследствие наличия в узле 6индуктивности (в данном случае индуктивность дросселя 24) с приведеннымк первичной стороне значения Ь 4,5наблюдается деление выходного напряжения Е ыили его приведенного значения Е , дросселями 5 и 24 с коэффициентом деления Р,15+ Ьв 1 ОВ результате на дросселе 5, на первичной обмотке трансформатора 21,а также на транзисторе 15 на времяпаузы 1 устанавливается напряжение,15примерно равноеЕ дЫ Е мин/2(фиг,2), На транзисторе же 1(4) фиксируется текущее значение Е/2 аВхна запертом транзисторе 3(2) напряжение равно значению 2 с Евых и при 20д,0,5 не может превьппать величиныЕ /2. Кроме того,оно ограничиваетсявквозвратными диодами известным образом (не показаны). Запертое состояниетранзистора 15 исключает возможность 25закорачивания дросселя 5 на интервале от 3 до С 4В момент временизапираютсятранзистор 2, диод 9 и отпираютсятранзисторы 3,4 и 15, Начинается рабочий цикл второго полупериода, прикотором имеют место процессы, аналогичные описанному, но при участиисимметрично расположенных элементоввторичного плеча и обратных направлениях тока и полярности напряженияв трансформаторе 21 (фиг. 2), Далеепроцессы повторяются последовательнои периодически, При этом ток в цепидросселя 5 и трансформатора 21 непрерывен ( 15 ф 1 97 на фиг2).40Как показано йа фиг.2, напряжениеБ 2 призапирании транзисторов2 и 3 также нарастает плавно, несмотря на то, что они не шунтированы .диодно-конденсаторной цепочкой (фиг,1).45В начале каждого полупериода процесс запирания транзистора 2 или 3по времени совпадает с моментом отпирания транзисторов 3,4 или 1,2, прикотором имеет место разряд соответственно конденсатора 14 или 13. Изуравнения баланса напряжений следует,что плавное спадение напряженияна дросселе 5 и конденсаторе 14 или13 должно сопровождаться соответствующим плавным нарастаНием напряженияна запираемом транзисторе 2 или 3.Причем, если рассеяние между полови-нами обмотки дросселя 5 мало, то запирание транзисторов 2 и 3 происходит практически при нулевом значении тока.Таким образом, конденсаторы 13 и 14 обеспечивают коррекцию траектории рабочей точки не только транзисторов 1 и 4, но и транзисторов 3 и 2 соответственно. Энергия, накопленная в них, практически полностью передается в узел 6 нагрузки.Потери мощности в дополнительно введенных элементах ничтожны, так как транзистор 15 запирается при нулевом напряжении и отпирается при существенно малом напряжении по сравнению с силовыми транзисторами (более чем в 2 раза), а среднее значение тока на порядок меньше амплитудного значения. Формула изобретенияПолумостовой транзисторный преоб-, разователь, содержащий по- два согласно последовательно соединенных силовых транзистора в каждом из плеч, точка соединения которых подключена через диод первой пары к входному выводу для подключения точки среднего потенциала источника питания, а коллектор крайнего силового транзистора первого плеча и эмиттер крайнего транзистора вторичного плеча соединены с входными питающими выводами преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь при переключении силовых транзисторов, введены вторая, третья и четвертая пары диодов, два конден" сатора и дроссель, включенный между эмиттером среднего силового транзистора первого плеча и коллектором силового транзистора второго плеча и имеющий отвод от средней точки обмотки, соединенный с выходной цепью нагрузки преобразователя, и подключенный через цепочки, состоящие из последовательно соединенных диодов второй, третьей и четвертой пары к точкам соединения силовых транзисторов между собой в кажцом плече, причем диод второй пары направлен согласно, а диоды третьей и четвертой пары встречно с направлением проводимости средних транзисторов, между точками соединения диодов5 139073 6 оставитель В,Моиехред Л.Кравчук Редактор С,Патрушева Корректор Г,Решетни Заказ 1779/53 Тираж бб 5 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж" 35, РаушскаяПодписное ета ССС ытийаб д. ч знодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная второй и третьей пары каждой цепочкивключен дополнительный транзисторвстречно по отношению к проводимостиДиодов второй пары, а между точкой соединения диодов третьей и четвертой пары каждой цепочки плеча и входным питающим выводом этого же плечавключен конденсатор.