Стабилизированный преобразовательнапряжения

817944 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 08.01.79 (21) 2709760/24-07 с присоединением заявки-Н 02 М 7/537 Геаударетееиимй кемитет СССР ао делам изебретеиий и аткрытийИзобретение относится к преобразоваельной технике и может быть использовао во вторичных источниках электропитаия с преобразованием напряжения. Известен преобразователь, содержащий выходйой трансформатор, первичная обмотка которого имеет отвод от средней точки, разделяющий ее на две секции, и соединенный через фильтрующий дроссель с одним из полюсов источника питания, основные силовые ключи, соединяющие концы секций первичной обмотки с другим полюсом источника питания, дополнительные силовые ключи, шунтирующие дроссель вместе с каждой из секций первичной обмотки выходного трансформатора, и узел автоматической коммутации с дополнительной обмоткой трансформатора, выводы которой подключены к управляющим переходам дополнительных силовых ключей, зашунтированных встречно включенными диодами. Принцип действия такого преобразователя заключается в том, что дополнительные силовые ключи шунтируют дроссель вместе с каждой из секций трансформатора на время, когда основные силовые ключи закрыты 11. Однако в таком преобразователе велики потери в цепях управления дополнительными ключами. Объясняется это тем, что устройство потребляет ток управления, переводящий дополнительные ключи в открытое состояние, в течение всего полупериода генерируемого напряжения, в то время как дополнительные ключи необходимо открывать только на то время, когда основные ключи закрыты (т. е. только на некоторую часть времени полупериода).Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий два силовых транзистора, коллекторы которых соединены с концами первичной обмотки выходного трансформатора, выполненной в виде двух секций, общая точка которых подключена к одному из выводов сглаживающего дросселя, второй вывод которого соединен с одним из входных выводов и с общей точкой двух ополнительных силовых ключей, силовые лектроды которых соединены через диодыколлекторами упомянутых силовых тран исторов, а управляющие электроды - через вентили с одними из крайних выводовдополнительных обмоток трансформатора узла коммутации.Принцип действия такого устройства состоит в том, что в нем сигнал управления на дополнительные силовые ключи подается только на время, когда закрыты оба основных ключа, а на период времени, когда один из основных ключей открыт, сигнал управления снимается 12.Это позволяет более рационально управлять дополнительными ключами, однако и в этом случае цепи управления дополнительных ключей потребляют мошность, значительно большую минимально необходимой,Эти дополнительные потери мошности обьясняются тем, что в устройстве осуществляется постоянная подача отрицательного (запирающего) напряжения смешения дополнительных ключей от источника питания, тогда как в соответствии с принципом действия устройств, это необходимо осуществлять только в течение одного из полу- периодов для каждо о из дополнительных ключей; для включения дополнительных ключей необходимо обеспечить ток управления, превышающий минимально необходимую величину на величину тока, создаваемого цепями отрицательного смещения; при расчетной величине тока управления включение дополнительных ключей производится от источника, величина напряжения которого равна сумме напряжений, создаваемых обмоткой сглаживающего дросселя и одной из дополнительных обмоток трансформатора, т. е. от источника с большим напряжением напряжение, создаваемое обмоткой дросселя, не может произвольно выбираться, а зависит только от режима работы преобразователя и, как правило, примерно равно минимально возможной величине источника питания).Цель изобретения - повышение КПД преобразователя путем исключения дополнительных потерь,Поставленная цель достигается тем, что сглаживающий дроссель выполнен с дополнительной обмоткой управления, выводы которой соединены через резистор с управляющим переходом транзистора, введенного в узел коммутации, силовая цепь которого включена между средней точкой первой дополнительной обмотки трансформатора и средней точкой Второй дополнительной обмотки, соединенной с эмиттерами дополнительных силовых ключей, причем крайние выводы дополнительных обмоток трансформатора соединены соответственно друг с другом через вентили, включенные последовательно,Такое исполнение узла автоматической коммутации позволяет управлять дополнительными силовыми ключами с помощью напряжений, величина которых может быть выбрана минимально возможной, т. е. обеспечить оптимальный режим управления с минимальными потерями.40 45 50 55 Рассмотрим работу устройства в течение одного из полупериодов генерируемого напряжения, являющегося, например, рабочим для ключей 7 и 10 (в течение всего этого полупериода ключи 8 и1 выключены).Схема управления 9 обеспечивает открытое состояние транзистора 7 и, в течение части этого полупериода, и его закрытое состояние - в течение оставшейся части полупериода. Когда транзистор 7 открыт, дроссель 2 накапливает энергию. Когда транзистор 7 закрывается, узел коммутации 12 обеспечивает автоматическое включение транзистора 10, напряжение на дросселе изменяет знаки и он отдает свою энергию в нагрузку через трансформатор 3 по цепи: первичная обмотка трансформатора 3 - диод 13 - открытый транзистор 10. При этом на обмотках трансформатора 3 генерируется прямоугольное напряжение со стабильной амплитудной и скважностью единица, причем величина амплитуды этого напряжения определяется скважностью слеНа чертеже приведена принципиальнаяэлектрическая схема устройства.Преобразователь содержит источникпитания, сглаживаюший дроссель 2 с дополнительной обмоткой управления, основ ная обмотка которого включена между одним из полюсов источника питания и средней точкой первичной обмотки силового трансформатора 3, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке 4. Трансформатор содержит также дополнительные сек Оционированные обмотки 5 и 6. Основные силовые ключи 7 и 8, входные цепи которых подключены к выходу схемы упраеления 9, соединяют крайние выводы первичной обмотки трансформатора с одним из полюсов источника питанияа дополнительные силовые ключи 10 и 11, входные цепи которых подключены к выходу узла автоматической коммутации 12, соединяют крайние выводы первичной обмотки трансформатора с другим полюсом источника питания, шунтируя сглаживающий дроссель вместе с каждой из секций первичной обмотки трансформатора. Диоды 13 и 14 предохраняют ключи 10 и 11 от обратного напряжения. В устройстве в качестве ключей 7, 8, 10 и 11 использованы транзисторы. Узел автоматической коммутации содержит транзистор 15, вход которого подк,пючен к дополнительной обмотке управления сглаживающего дросселя 2, а переход коллекторэмиттер соединяет средний вывод дополнизо тельной обмотки 6 трансформатора со средним выводом дополнительной обмотки 6 трансформатора и с общей точкой дополнительных ключей 10 и 11. Крайние выводы каждой из обмоток 5 и 6 через вентили 16 и 17, 18 и 19 подключены к базовым выво дам ключей 10 и 1, причем аноды вентилей 16 и 7 соединены с катодами вентилей 18 и 19,доваиия управляюших импульсов схемы управления 9. Процессы, происходящие в другой полупериод генерируемого напряжения, будут аналогичными, с той лишь разницей, что этот полупериод будет рабочим для транзисторов 8 и 11, а транзисторы 7 и 10. будет закрыты в течение всего этого полупер иода.Рассмотрим работу узла автоматической коммутации 12.Направление намотки дополнительных обмоток 5 и 6 таково, что, когда транзистор 7 открыт, диоды 17 и 18 закрыты обратным напряжением обмоток 5 и 6, диод 16 открыт, и напряжением обмотки 5 транзистор 11 выключается на весь рассматриваемый полупериод; диод 19 открыт, но включающий сигнал не поступает на базу транзистора 10, так как транзистор 15 закрыт напряжением дополнительной обмотки управления дросселя 2, При этом диод 13 также .закрыт обратным напряжением источника 1 питания, напряжение на переход коллектор-эмиттер транзистора 10 не поступает, и поэтому нет необходимости в подаче запирающего напряжения смещения на базу этого транзистора. Когда же транзистор 7 закрывается, а напряжение на обмотках дросселя 2 изменяет знак, напряжение дополнительной обмотки управления этого дросселя открывает транзистор 15, и на базу транзистора 10 от обмотки 6 через открытый диод 19 поступает сигнал управления, включающий этот транзистор (при этом дроссель 2 начинает отдавать запасенную энергию в нагрузку),В следуюший полупериод работы преобразователя узел автоматической коммутации работает аналогично по отношению к транзистору 11.Для исключения режима с оторванной базой при переходных процессах (в моменты переключений) управляющие переходы транзисторов 10 и 11 могут быть зашунтированы резисторами.В качестве силовых ключей могут быть использованы также тиристоры,В устройстве повышение КПД обеспечивается путем исключения подачи постоянного отрицательного смешения в управляюшие цепи дополнительных ключей от источника питания и путем обеспечения подачи включаюших импульсов в управляющие цепи этих ключей от источника с минимальным напряжением.Формула изобретенияСтабилизированный преобразователь напряжения, содержащий два силовых транзистора, коллекторы которых соединены сконцами первичной обмотки выходноготрансформатора, выполненной в виде двухс кций, общая точка которых подключенак одному из выводов сглаживающего дросселя, второй вывод которого соединен с одним из входных выводов и обшей точкойдвух дополнительных силовых ключеч, силовые электроды которых соединены черездиоды с коллекторами упомянутых силовыхтранзисторов, а управляющие .электроды -через вентили с одним из крайних выводовдополнительных обмоток трансформатораузла коммутации, отличающийся тем, что,25 с целью повышения КПД, сглаживающийдроссель выполнен с дополнительной обмоткой управления выводы которой соединенычерез резистор с упомянутым переходом транзистора, введенного в узел коммутации, силовая цепь которого включена между средней точкой первой дополнительной обмоткитрансформатора и средней точкой второйдополнительной обмотки, соединенной сэмиттерами дополнительных силовых ключей, причем крайние выводы дополнительных обмоток соединены соответственно другс другом через вентили, включенные последовательно,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР по за 40 явке2688405/24-07, 24.11.78.2. Авторское свидетельство СССР612366, кл. Н 02 М 7/537, 1976,817944 ов д. 4/роектна Редактор А. ВласенЗаказ 994/76 ВНИИПИ Госупо делам113035, Москва, илиал ППП Пате Составитель Т. ЕТехред А. БойкасТираж 730дарственногоизобретенийЖ - 35, Раунт, г. Ужго комитета и откры шская на род, ул. П 1211Корректор М. ДемчПодписноеСССРий