Двухтактный конвертор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУс присоединением заявки Мо(23) Приоритет Н 02 М 3/335 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий331 УДК 621. 314. 58Г 088,8) Опубликовано 070382, бюллетень Й 99 Дата опубликования описания 07,03,82( 54) ДВУХТАКТНЫЙ КОНВЕРТОР Изобретение относится ко вторичным источникам питания, в частности к преобразователям напряжения, и может быть использовано в радиоэлектронной и радиотехнической промышленностиДля питания различной аппаратуры применяются конверторы, выполненные по полумостовой или мостовой схеме с непосредственным выпрямлением сетевого напряжения и дальнейшим преобразованием его на повышенной частоте в необходимые номиналы постоянного напряжения. В реальных схемах конверторов мостового или полумостового типа возникает асимметрия работы плечей моста, например, из-за технологического разброса параметров транзисторов, диодов, при изменении тока нагрузки и т.д.Известен конвертор, .выполненный по двухтактной схеме, содержащий выходной трансформатор с дополнительной обмоткой и обмотками положительной обратной связи, коммутирующий дроссель с дополнительной обмоткой, родсоединенной .к дополнительной обмотке трансформатора 1 .В известном устройстве удалось устранить только одну из причин:асимметрии - технологический разброспо прямому напряжению баэа-эмиттерных переходов транзисторов н последовательно включенных с дросселемдиодов.Известен также двухтактный полумостовой конвертор, содержащий трансформатор, первичная обмотка котороговключена в диагональ моста, обмотки положительной обратной связи подключены через базовые резисторы кбаза-эмиттерным переходам транзисторов, индуктивный элемент, обмоткикоторого связаны через разделитель- . 5. ные диоды и дополнительные обмоткитранзистора с указанными база-эмиттерными переходами. В указанном конверторе длительность перемагничива-ния дросселя не зависит от технологического разброса по прямому напряжению эмиттерных переходов транзисторов. Для возможности симметрирования работы схемы введен переменныйрезистор 2 3.25 Существеннымн недостатками данного конвертора являются ручная регулировка переменным резистором и относительно узкий диапазон регулировки по устранению асимметрии., торого включена в одну диагональ моста, другая диагональ которого подклю 0 диоды и дополнительные обмотки транс 20 ляется вручную переменным резистором,а для повышения устойчивости отсимметрированного состояния параллельно первичной обмотке трансформатораподключен конденсатор 3. 25 отсимметрированного переменным резиспри небольших изменениях рабочей1температуры и при условии незначительного разброса параметров тран. -зистора. Кроме того, наличие конденсатора в данном конверторе ухудшаетФронты импульсов выходного напряжения. Перечисленные недостатки особенно сказываются на работе с увеличением его рабочей частоты. При работе конвертора на повышенных частотах возникающая разница времени пере 50 транзисторов и возрастанию коллекторустранение асимметрии работы схемы.Укаэанная цель достигается тем, что в двухтактный конвертор введены 60 резистивный делитель, включенный параллельно с емкостным,.усилитель, диоды и резисторы, а упомянутые индуктивные элементы выполнены в виде .двух обмоточных дросселей, одни из 65 Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является двухтактныйконвертор, содержащий мост, плечикоторого образованы коммутирующимитранзисторами.и емкостныи делителем,трансформатор, первичная обмотка кочена ко входным выводам, а вторичная через выпрямитель и емкостныйФильтр подсоединена к выходным выводам, при этом обмотки положительной обратной связи через базовыерезисторы подключены к база-эмиттерным переходам коммутирующих транзисторов, два частотозадающих индуктивных элемента, обмотки которых связаны через разделительные форматора с указанными база-эмиттерными переходами." Симметрированиеплеч указанного конвертора осуществУказанный конвертор характеризуется тем, что подключения параллельно первичной обмотке трансформатора конденсатора недостаточно для устранения асимметрии работы плеч конвертора, и требуешься регулировка переменным резистором вручную, Поддержание же устойчивости предварительно тором состояния схемы с помощью указанного конденсатора эффективно лишь магничивания сердечника дросселя впрямом и обратном направлениях приводит к существенной асимметрии длительности включенного состояния ного тока и рассеивания мощности одного из транзисторов, что может привести к выходу его иэ строя.Цель изобретения - автоматическое 30 35 концов обмоток которых подключен к средней точке емкостного делителя, а вторые концы через последовательно соединенные диод и резистор подключены к выходу усилителя, вход которого соединен со средней точкой резистивного делителя.При этом первичная обмотка трансформатора может иметь отвод, соединенный со входами двух однополупериодных выпрямителей, каждый из которых содержит диод и конденсатор, выходами подключенных ко входным питающим выводам усилителя.На чертеже изображена принципи" альная схема двухтактного конвертора.Устройство содержит мост, образованный емкостным делителем напряжения на конденсаторах 1 и 2 и коммутирующими транзисторами 3 и 4, трансформатор 5, первичная обмотка б которого включена в диагональ моста, вторичная обмотка 7 черезвыпрямитель 8 и емкостный фильтр 9 подсоединена к выходным выводам конвертора, а обмотки 10 и 11 положительной обратной связи через ба"зовые резисторы 12 и 13 подключены к база-эмиттерным переходам транзисторов 3 и 4, два двухобмоточных частотозадающих дросселя 14 и 15,Первые обмотки 16 и 17 которых связаны через разделительные диоды 18 и 19 и доволнительные обмотки 20 и 2 трансформатора 5 с указанными база-эмиттерными переходами, резистивный делитель, образованный резисторами 22 и 23, включающий параллельно емкостному делителю 1 и 2, усилитель 24, два однополупериодных выпрямителя, образованных диодами 25 и 26 и конденсаторами 27 и 28 соответственно, входы выпрямителей соединены с дополнительным отводом 29первичной обмотки б трансформатора 5,вторые обмотки 30 и 31 дросселей 14и 15, подключенные одним концом ксредней точке.емкостного делителя 1и 2, вторым концом через последовательна соединенные диоды 32 и 33 и резисторы 34 .и 35 связаны с выходом делителя 22 и .23.Конвертор снабжен диодами 36 и 37, включенными параллельно база-эмиттерным переходам транзисторов 3 и 4 для защиты последних от пробоя обратным напряжением, и конденсатором 38, включенным между входом усилителя 24.и средней точкой емкостного делителя 1 и 2.Конвертор работает следующим образомДопустим, что транзистор 4 открыт тогда обмотка б оказывается подключенной к конденсатору 2, и под действием напряжения, приложенного кПитание усилителя 24 осуществляется двухполярным напряжение, полученным относительно средней точки 40 емкостного делителя 1 и 2. Для этого н конверторе первичная обмотка 6трансформатра 5 снабжена дополнительным отводом 29, соединенным совходами двух однополупериодных вы прямителей, каждый из которых содержит диод и конденсатор, а выходыкоторых подключены ко входам питания усилителя 24. Для сглаживанияпульсаций напряжения, поступающегона рабочий вход усилителя, конвер.тор снабжен конденсатором 38.Применение предлагаемого устройства обеспечивает эффективное устранение эсимметрии, нызнанной различными причинами, исключает ручные регулировки, улучшает форму выходногонапряжения, повышает надежностьконвертора, что особенно важно в условиях серийного производства, когда есть вероятность установки в кон вертор транзисторов и другйх элементов со значительным разбросом параметров, и в условиях эксплуатациипри изменении температуры окружающейсреды н широких пределах. Кроме то го, конвертор может работать на поней, начинается перемагничиваниесердечника трансформатора 5. Транзистор 4 открыт током, протекающемчерез его эмиттерный переход от обмотки 11 через резистор 13. Транзистор 3 закрыт под действием прямого напряжения на диоде 36 за счет тока, протекающего от обмотки 10 через резистор 12.Сердечник дросселя 15 начинает перемагничиваться в прямом направлении под действиел напряжения обмотки 21, приложенного к обмотке 17 через эмиттерный переход транзистора 4 и разделительный диод 19. Одновременно происходит перемагничивание в обратном, направлении сердеч" ника дросселя 14 эа счет действия на его обмотках 16 и 30 напряжений самоиндукции, возникших в результате переключения конвертора в предыдущем такте и смены полярности напряжений на обмотках 10 и 20. Перемагничивание сердечника дросселя 14 в обратном направлении происходит по двум цепям: одна образована обмоткой 16, разделительным диодом 18,диодом 36 и обмоткой 20 трансформатора 5, другая - обмоткой 30, диодом 32 резистором 34 и выходом усилителя 24. К окончанию перемагничивания сердечника дросселя 15 в прямом направлении происходит частичное перемагничивание сердечника дросселя 14 в обратном направлении. В момент насыщения сердечника дросселя 15 возникает запирающий импульс тока через диод 19, обеспечивая активное запирание транзистора 4. Начинается процесс смены полярностей напря.жения на обмотках трансформатора 5. Открывается транзистор 3 током, протекающим через резистор 12 от обмотки 10, подключая обмотку 6 к конденсатору 1. Диод 18 открывается, подключая обмотку 16 к обмотке 20 через открытый эмиттерный переход транзистора 3. Происходит перемагничивание сердечника дросселя 14 в -прямом направлении, а дросселя 15 - в обратном. Далее процессы в конверторе происходят как и при открытом транзисторе 4При этом время, в течение которого .происходит перемагничивание сердечника дросселя 14 в прямом направлении, зависит от степени его перемагничинания в обратном направлении в предыдущем такте.Таким образом, регулируя степень перемагничивания сердечниковдросселей 14 и 15 в обратном направлении, можно регулировать длительность включенных состояний транзисторов 3 и 4. Это и используется в предлагаемом конверторе для устранения асимметрии работы его плеч.При симметричной работе конвертора напряжения на конденсаторах 1 и 2равны между собой. Резисторы 22 и 23 выраны равными, поэтому напряжение,поступающее с диагонали моста, образонанного элементами 1, 2, 22 и 23,на вход усилителя 24, равно нулю.При этом выходное напряжение усилителя 24, работающего как понторительнапряжения, также равно нулю, приравных величинах дополнительных рези".торов 34 и 35 скорости перемагничивания сердечников дросселей 14и 15 в обратном направлении равны,и длительности включенных состоянийтранзисторов 3 и 4 одинаковы.Допустим возникают причины, вызывающие перекос схемы, а именно увеличивается длительность нключеньогоостояния одного из транзисторов,например транзистора 3.Происходит перераспределение напряжений на конденсаторах 1 и 2,появляется сигнал разбаланса моста, 20 образованного элементами 1, 2, 22и 23. Этот сигнал усиливается и свыхода усилителя 24 подается в диагональ другого моста, образованногообмотками 30, и 31, цепочкой диод 32- 25 резистор 34 и цепочкой диод 33-резистор 35, вызывая уменьшение скоростиперемагничивания сердечника дросселя 14 и одновременное увеличение скорости перемагничивания сердечникадросселя 15. Это, в своюочередь,приводит к уменьшению времени нключенйого состояния транзистора 3 иувеличению времени включенного состояния транзистора 4. Таким. образоМ,симметрия работы плеч конверторавосстанавливается.911671 формула изобретения ВНИИПО Заказ 1145/48 Тираж 719 Подписно иал ПГП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,4 вышенных частотах порядка 40 кГцбеэ ухудшения симметрии,1. Двухтактный конвертор, содержащий мост, плечи которого образованы коммутирующими транзисторами и емкостным делителем, трансформатор, первичная обмотка которого, включе" на в одну диагональ моста, другая диагональ которого подключена ко входным выводам, а вторичная обмотка через выпрямитель и емкостный фильтр подсоединена к выходным выводам, при этом обмотки положительной обратной связи через базовые . резисторы подключены к база-эмиттерным переходам соответствующих транзисторов, два частотозадающих индуктивных элемента, обмотки которых связаны через разделительные диоды и дополнительные обмотки трансформатора с указанными база-эмиттернцми переходами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью автоматического устранения асимметрии работы конвер,тора, в него .введены резистивный делитель,. включенный параллельно емкостному делителю, усилитель, диоды и резисторы, а упомянутые нндуктив"..ные элементы выполнены в виде двух обмоточных дросселей, один из концов обмоток которых подключены к средней 5 точке емкостного делителя, а вторыеконцы через последовательйо соединенные диод и резистор связаны с выходом усилителя, вход которого соединен со средней точкой резистив ного делителя.2. Конвертор цо п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что в качестве цепи питания усилителя использован отвод первичной обмотки трансформатора, соединенный через однополупериодные выпрямители, каждый из которых содержит диод и конденсатор, со входными питающими выводами усилителя. 20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 568123, кл. Н 02 М 3/335, 1977.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2166576, 20.05.75.3. Авторское свидетельство СССР Р 675555, кл. Н 02 М 3/335., 1975.