Стабилизированный конвертор
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 663041
Автор: Баскин
Текст
ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Союз Советских Социалистичвских лубл.77 (21) 2484816/24-0явки-нение есударстеенный комитет СССР по делам иэеоретеннй н открытий(72) Автор изобретен А. С, Баски Научно-исследовательский институт управляю вычислительных машин 71) Заявитель 54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЛ КОНЭЕРТОРИзобретение относится к промышленной радиоэлектронике и может найти примененйе в источниках электропитания средств вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры.Известные конверторь 1, содержащие трансформатор тока, поддерживающий в насыщении силовой транзистор, имеют существен. ные потери в цепи управления, что снижает их КПД 111, 12.Наиболее близким по технической сущности является стабилизированный конвертор, содержащий двухтактный усилитель мощности на транзисторах с индивидуальными трансформаторами тока в цепи положительной обратной связи, входом соединенный с выводами для подключения питающего источника, а выходом с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель с фильтром соединена с выводами для подключения нагрузки к которым подсоединен вход узла управления, а выходы последнего соединены с базами управляющих транзисторов, у которых коллектор через резистор подключен к соответствующему концу обмотки управления соответствующего трансформатора, тока, а эмиттеры объединены исоединены с одним из выводов вспомогательного источника питания, другой выводкоторого связан с другим концом каждой изобмоток управления 3.5 В известном конверторе решен вопросулучшения регулировочных характеристикбез существенного увеличения потерь в цепях управления, уменьшены динамическиепотери в силовых транзисторах усилителя1 Омощности за счет работы управляющих транзисторов в режиме параметрического стабилизатора тока,Однако известному конвертору присущинекоторые недостатки, к которым следуетотнести:а) некоторое увеличение общих потерьв цепях управления и возрастание мощности рассеяния на управляющем транзисторе,поскольку ток стабилизации параметрического стабилизатора выбирается равным максимальному намагничивающему току в обмотке управления трансформатора тока, соответствующему границе линейной областипетли намагничивания сердечника, и приокончании процесса обратного перемагничивания за время меньше половины периода,электрическая схема стабилизированного конвертора; на фиг. 2 показаны эпюры токов и напряжений, иллюстрирующие его работу, на фиг. 3 приведены кривые намагничивания сердечников трансформаторов тока.Стабилизированный конвертор содержит двухтактный усилитель мощности 1. включающий в себя силовые транзисторы 2, 3 с индивидуальными трансформаторами тока 4, 5, с обмотками управления соответственно 6, 7; выходной трансформатор 8; выпрямитель 9; сглаживаюшии фильтр 10; узел зо 55 в течение остального времени до конца полу- периода, включая время паузы, в цепи обмотки управления течет максимальный ток; в результате чего общие потери в цепи увеличиваются и значительная часть их приходится на транзистор параметрического стабилизатора, работающего в линейном режиме значительную часть периода;б) необходимость увеличения напряже/ния дополнительного источника питания дляобеспечения обратного перемагничиваниясердечника трансформатора тока с учетомдополнительного падения напряжения на токозадаюшем резисторе стабилизатора тока, что также вызывает возрастание потерь управления.Цель изобретения - повышение КПД конвертора путем уменьшения потерь в цепях управления.Указанная цель достигается тем, что в стабилизированный конвертор, содержаший двухтактный усилитель мошности на транзисторах с индивидуальными трансформаторами тока в цепи положительной обратной связи, входом соединенного с выводами для подключения питаюшего источника, а выходом - с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель с фильтром соединена с выводами для подключения нагрузки, к которым подсоединен вход узла управления, выходы последнего соединены с базами управляюших транзисторов, у которых коллек- зо тор через резистор подключен к соответствующему концу обмотки управления соответствующего трансформатора тока, а эмиттеры объединены и соединены с одним из выводов вспомогательного источника питания, другой вывод которого связан с другим концом каждой из обмоток управления, снабжен з конденсаторами и элементами запуска, причем упомянутый другой конец обмотки управления каждого трансформатора тока соединен с объединенными эмиттерами управляющих транзисторов через конденсатор и с другим выводом вспомогательного источника через элемент запуска.При этом в качестве элемента запуска может быть использован либо стабилитрон, либо диод, анодом подключенный к выводу вспомогательного источника, либо резистор, 4 либо управляемый ключ.На фиг, 1 приведена принципиальная,4управления 11, включающий в себя задающий генератор 12, источник опорного напряжения 13, широтно-импульсный модулятор14, триггер 15, формирователь управляющих импульсов 16, схемы совпадения 17, 18; управляющие транзисторы 19, 20; токоограничительные резисторы 21, 22; конденсаторы 23, 24; элементы запуска 25, 26; вспомогательный источник питания 27.Стабилизированный конвертор работаетследующим образом.Задающий генератор 12 генерирует короткие треугольные импульсы, управляюшие по счетному входу триггером 15, работаюшим в режиме делителя частоты, и пилообразное напряжение, поступающее на один из входоа широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 14. На другие входы ШИМ поступает выходное напряжение конвертора и опорное напряжение от источника 13. В результате сравнения суммы пилообразного и выходного напряжения с опорным напряжением с выхода ШИМ на вход формирователя управляющих импульсов 16 поступают трапецеидальные импульсы. В формирователе 16 из трапецеидальных импульсов формируются прямоугольные импульсы, поступающие затем на объединенные входы схем совпадения 17, 18, на другие входы которых с выхода триггера 15 подаются сдвинутые друг относительно друга на 180 последовательности импульсов. С выходов схем совпадения 17, 18 на базы управляюших транзисторов соответственно 20, 19 поступают сдвинутые на 180 друг относительно друга последовательности широтно-модулированных импульсов. Транзисторы 19, 20 переключаются и через обмотки управления 6, 7 трансформаторов тока 4, 5 управляют работой силовых транзисторов 2, 3 усилителя мошности 1 таким образом, что выходное напряжение конвертора поддерживается на заданном уровне независимо от внешних дестабилизируюших воздействий.Рассмотрим установившийся режим работы конвертора, когда транзисторы 19 и 3 закрыты, транзистор 20 открыт и рабочий импульс тока проходит через силовой транзистор 2 усилителя мощности 1. При этом напряжение на конденсаторе 23 равно 1)с (фиг. 2, г), на переходе база-эмиттер транзистора 20 действует напряжение р (фиг. 2, б), а в базу через обмотку 28 трансформатора тока 4 поступает ток 18 к (фиг. 2 в). В момент 1 (управляюший транзистор 21 открывается и через обмотку управления 61трансформатора тока 4 проходит импульс тока 1 у (фиг. 2 а), амплитуда которого определяется напряжением (.) на конденсаторе 23 и сопротивлением резистора 21. В базу транзистора 2 поступает обратный импульс тока 1 д(фиг. 2 б). В результате резко ускоряется процесс рассасывания неосновных носителей в оазе транзистора 2, заканчиваюшийся в момент 1 а, после чего из1меняется полярность напряжения на обмотках трансформатора и к базе транзистора 2 прикладывается обратное напряжение Б За время рассасывания конденсатор 23 разряжается до напряжения 11 с, В момент 1 у начинается процесс обратного перемагничивания сердечника трансформатора тока 4. На интервале 1 - ( транзистор 21 работает в инверсном режиме и намагничивающий ток обмотки 6 трансформатора 4 подзаряжает конденсатор 23 до напряжения 11 сЗ В момент Ь намагничивающий ток изменяет свое направление и на интервале 1 з - 1 происходит разряд конденсатора 23 до напряжения Усз. В момент 1, транзистор 19 запирается, в базу транзистора 2 поступает ток и через транзистор 2 проходит очередной рабочий импульс тока. Если в течение рабочего импульса перемагничивание сердечника трансформатора тока 4 происходит на участке а-б-д петли гистерезиса (фиг. 3, а), то обратное перемагничивание идет на участке д-е-а, что соответствует линии К на фиг. 2, а. Если прямое перемагничивание происходит на участке а-б-в, а обратное - на участке в-г-а, что имеет место при низком напряжении база-эмиттер транзистора 2 или малом токе нагрузки, то ток в обмотке управления 10 соответствует линии гп на фиг. 2, а, т.е. подпитка конденсатора 23 происходит меньшим током и напряжение на нем устанавйивается более низким, достаточным для обратного перемагничивания сердечника. Если же прямое перемагничивание идет на участке а-б-ж, а обратное - на участке ж-з-а, что соответствует линии и на фиг, 2, а, что имеет место при высоком напряжении база-эмиттер транзистора 2 и максимальном токе нагрузки, то в каждом цикле на подзаряд конденсатора поступает 35 больше энергии и напряжение на нем устанавливается более высоким, достаточным для обратного перемагничивания сердечника трансформатора тока.Рассмотрим переходный процесс установ 40 ления напряжения на конденсаторах 23, 24 при включении.При включении стабилизированного конвертора имеет место задержка, обеспечивающая начало работы узла управления 11 после того, как напряжение вспомогатель- н ного источника 27, питающего цепи управляющих транзисторов и узла управления, достигает номинального значения, При этом в обмотки управления 6, 7 трансформаторов тока 4, 5 от вспомогательного источника 27 через элемент запуска протекает намагничивающий ток 1 у, который при запирании управляющих транзисторов 19, 20 трансформируется в базовые обмотки 28, 29 транзисторов 2, 3 обеспечивая начало их лавинообразного включения. Данный ток соответствует точке а на петле намагничивания трансформатора тока (фиг. 3 б). Напряжение на конденсаторах 23, 24 в основном определяется падением напряжения на резисторах 21, 22 создаваемом током 1 уи может быть небольшим. При запирании управляющих транзисторов 19, 20 включаются силовые транзисторы 2, 3 и пропускают рабочий импульс тока длительностью, равный половине периода. При этом сердечник трансформатора тока перемагничивается на участке петли а-н-б (фиг. 3, б). Однако величина напряжения на конденсаторах 23, 24 недостаточна для обратного перемагничивания сердечника с возвратом к рабочей точке а и обратное перемагничивание сердечника за следующие полпериода произойдет на участке а-в, а напряжение на конденсаторах 23, 24 получит приращение за счет тока намагничивания сердечника. В течение следующего цикла длительность рабочего импульса тока будет меньше длительности полупериода, поскольку сердечник, перемагничиваясь попадает в точку Р, (фиг. 3 б) и происходит лавинообразный процесс выключения силового транзистора. В течение времени обратного перемагничивания напряжение на конденсаторах 23, 24 получает новое приращение. Таким образом за несколько циклов напряжение на конденсаторе достигает величины, достаточной для обратного перемагничивания сердечника, рабочий участок петли смещается вниз и в конечном итоге устанавливается рабочий цикл а-б-д-е (фиг. 3, а), соответствующий установившемуся режиму работы конвертора. Напряжение на конденсаторах 23, 24 становится таким, что выполняется неравенствост в сгде 1.1 т - напряжение стабилизации стабилитрона элементов запуска 25, 26,1.1 э - напряжение вспомогательного источника 27,Ус - напряжение на конденсаторах 23, 24,т.е. в установившемся режиме элемент запуска отключает управляющие обмотки 6, 7 трансформатора тока от источника 16.Формула изобретения1. Стабилизированный конвертор, содержащий двухтактный усилитель мошности натранзисторах с индивидуальными трансформаторами тока в цепи положительной оорат. ной связи, входом соединенного с выводами для подключения питающего источника, а выходом- с первичной обмоткой выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель с фильтром соединена с выводами для подключения нагрузки, к которым подсоединен вход узла управления, выходы последнего соединены с базами663041 управляющих транзисторов, у которых коллектор через резистор подключен к соответствующему концу обмотки управления соответствующего трансформатора тока, а эмиттеры объединены и соединены с одним из выводов вспомогательного источника питания,ьдругои вывод которого связан с другим концом каждой из обмоток управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПДпутем уменьшения потерь в цепях управления, он снабжен конденсаторами и элементами запуска, причем упомянутый другойконец каждой обмотки управления каждоготрансформатора тока соединен с объединенными эмиттерами управляющих транзисторов через конденсатор и с другим выводомвспомогательного источника через элементзапуска.2. Конвертор по п. 1, отличающийся тем,что в качестве элемента запуска использованстабилитрон,83. Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента запуска использован диод, анодом подключенный к выводу вспомогательного источника,4, Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента запуска использован резистор,5. Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента запуска использован управляющий ключ; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР416678, кл. б 05 Г 1/56, 1973.2. Устройства вторичных источников элек 15 тропитания. М МДН, ТП им,ф. Э.Дзержинского 1976, с. 101, рис. 1,3. Авторское свидетельство СССР524291, кл. Н 02 М 3/335, 1974.,и. н ван омнте откр 4/5 ктная, 4, г. Ужгоро едактор Д. Зубоваказ 2722/56ЦНИИПИ Госудапо делам и113035, Москва, ЖФилиал П П П Патент китинКорректорПодписноеа СССРтийб дПрое ил
СмотретьЗаявка
2484816, 18.05.1977
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЯЮЩИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН
БАСКИН АНАТОЛИЙ СЕМЕНОВИЧ
МПК / Метки
МПК: H02M 3/335
Метки: конвертор, стабилизированный
Опубликовано: 15.05.1979
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-663041-stabilizirovannyjj-konvertor.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Стабилизированный конвертор</a>
Предыдущий патент: Способ регулирования выходного напряжения двухфазного импульсного преобразователя постоянного тока
Следующий патент: Преобразователь частоты с рекуперацией энергии в сеть
Случайный патент: Устройство для раскисления металлов