Транзисторный конвертор

. тельн фильт один и включ прямивыводом тель житель ра, ак матора ход- экра изОлиров дов канве Т ГОСУДАРСТВ.:ИНЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМУ СВИД(71) Ленинградский институт авиац онного приборостроения(56) 1. Патент США % 396975,кп. Н 02 М 3/335, 19762. Патент СБА % 4041364,кл. Н 02 М 3/335, 1977,3. Авторское свидетельство СССР(54) (57) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КОНВЕРТОР, .содержащий управляемый транзисторный инвертор с нулевым вь водом иподключенной к его выходу и снабженнойэкраном первичной обмоткой трансформатора, ко вторичной обмотке которого,подключен вход диодного выпрямителя,на выходе которого включен выходнойфильтр, сос 1 оящий из дросселя с доцолнительной обмоткой, основная обмоткакоторого випочена между выходными положительными выводами выпрямителя иконвертора основного конденсатора, включенного между выходными выводами конвертора и демпфирующих конденсаторов, общий экран, входной фильтр в виде койденсатора, включенного между входными выводами конвертора, о т л и ч а ющ и й с я тзм, что, с цел 1 ью снижения высокочастотных неснмметричаах цомех на входе и выходе конвертора и улучшения массо-габаритных показателей кон вертора, введены экраны транзисторов инвертора, соединенные с отрицательным входным выводом конвертора, экраны дио:.дов выпрямителя, соединенные с отрицательным выводом выпрямителя, дополнаая обмотка дросселя выходного ра включена между отрицательными выходными выводами выпрямителя и конвертора согласно с основной обмоткой,з демпфирующих конденсаторов ен между положительным выводом еля и отрицательным выхо конвертора, другой демпфирую енсатор включен между отрица выводом выпрямителя и полоным выходным выводам конверта н первичной обмотки транссоединен с отрицательнымдом конвЕртОр, а общийан от входных и выходцыртора еИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть исполь эовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также в устройствах автоматики, вычиолительной техники, электропривода, радиоаппа ратострое ния.Известен конвертор, состоящий из инвертора с нулевым выводом и подкгпоченной к его выходу первичной обмоткой трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен вход диодного выпрямителя, на выходе которого включен фильтр, общего экрана, подключенного к одному из входных вь 1 водов конвертора, экраны обмоток трансформатора подключены к нулевому выводу инвертора и средней точке первичной обмотки (для первичной обмотки) и к подстроенным конденсаторам (для вторичной обмотки)1.0Недостатками устройства являются наличие на выходе конвертора высокочастотных помех других частот, чем те, которые устранены схемой, т.е. локальный характер подавления помех в трансформаторе, невозможность подавления несимметричной составляющей высокочастотной помехи, обусловленной трансформаторными ЭДС, наведенными между общим экраном конвертора и его выводами, а также увеличенные установленная мощность и габариты трансформатора и как следствие, масса и габариты конвертора. Известен конвертор, состоящий из входного фильтра, входного выпрямителя, подключенного к выходу входного фильтра, инвертора, подключенного к выходу входого выпрямителя через контур постоянно 40 т,о тока, трансформатор, включенный на выходе инвертора, ко вторичной обмотке которого подключен выходной выпрямитель, к выходу которого подсоединен выходной фильтр конвертора, Для снижения уровня высокочастотных помех на выходе кон 45 вертора в трансформаторе предусмотрены экраны первичной, вторичной обмоток и экран сердечника, а также общий экран конвертора, которые путем выбора специальных точек присоединения к ним позволяют сбалансировать напряжения по мех 12.Недостатками устройства являются невозможность подавления несимметричной составляющей высокочастотной помехи 5 изи влияния на фильтрующие свойства элементов фильтров паразитных параметров элементов и конструкции конвертора,увеличенные масса и габариты транс,:.-:. матора и конвертора в целом, а также сложность специального выбора точек присоединения к экранирующим поверхностям экранов.Наиболее близким техническим решением к изобретению является высокочастотный конвертор, содержащий управляе мый транзисторный инвертор с нулевым выводом и подключенной к его выходу и снабженной экраном первичной обмоткой трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен диодный выпрямитель, к выходу которого подсоединен выходной фильтр, состоящий из дросселя с основной и дополнительной обмотками, основного и демпфирующего конденсаторов, причем основная обмотка включена между положительными выходными выводами выпрямителя и конвертора, основной конденсатор включен между выходными выводами конвертора и демпфирующих конденсаторов - между отпайками дополнительной обмотки дросселя и его выходным зажимом. Конвертор содержит входной фильтр в виде конденсатора, включенного между входными выводами конвертора, общий защитный экран, подключенный к отрицательному входному выводу конвертора. Экран первичной обмотки трансформатора подсоединен к положительному входному выводу конвертораЗ. Недостатками конвертора являются невозможность подавления несимметричных высокочастотных помех на входе и выходе конвертора, обусловленных трансформаторными ЭДС, наведенными внешними полями трансформатора и дросселя между общим экраном и входными и выходными выводами конвертора, высоким уровнем симметричных высокочастотных помех на выходе конвертора, а также значительными массой и габаритами элементов выходного фильтра и, как следствие, конвертора в целом, Невозможность подавления несимметричных высокочастотных помех на входе и выходе конвертора объясняется наличием паразитных емкостей между транзисторами инвертора и диодами выпрямителя с одной стороны и общим экраном - в другой стороны, Эти паразитные емкости создают контуры для прохождения сигнала высокочастотной помехи от трансформаторных ЗДС, наведенных между общим экраном и входными и выходными выводами конвертора по цепям первичного источника и нагрузки, Присоединение экрана первичной обмотки10 15 20 25 30 35 ного ннвертора с нулевым выводом, подключенного к его выходу трансформатора 403 с первичной обмоткой, снабженной. экраном 4, подключенным к отрвцатель ному входному выводу конвертора, выпря ными выводами выпрямителя н конвертора, а дополнительная обмотка 8 - между отрвцательными выходными выводамв вы прямвтеля и конвертора согласно с основвой обмоткой 7, демпфирующего конден-сатора 9, включенного между положвтельным выводом выпрямителя в отра цательвым выходным выводом конвертора, 55 демпфврующего конденсатора 10, включенного между отрицательным выводам вы. 3 1007 трансформатора к положительному входному выводу конвертора, а общего экрана -к отрицательному входному выводу создает дополнительные цени для замыкания контуров с сигналам несимметричной вы: сокочастотной помехи по первичному во точнвку и нагрузкеКроме того, в схеме конвертора отсутствуют меры для сннженвя уровня помех в отрицательном проводе, соединяющем выход выпрямителя с выходом конвертора. Высокий уровень свмметрнчных высокочастотных помех на выходе конвертора объясняется тем, что в данной схеме выходного фильтра невысока эффективность использования элементов фильтра из-а наличия у ннх паразнтных параметров - емкости основнойобмотки дросселя н индуктнвностн основного конденсатора, что существенно снижает коэффициент сглаживания фильтра на высоких частотах. Увеличенные масса и габариты выходного фильтра обусловлены, во-первых, увеличенными массой и габаритами дросселя, так как его дополнительная обмотка участвует только в процессе подавления высокочастотных помех, а основная обмотка - только в процессе сглажнвання переменной составляющей напряжения на выходе выпрямителя на частоте основной гармоники коммутации конвертора, во-вторых, увьлвченнымв массой в габаритами основноюго конденсатора фильтра, так как величину его емкости приходится существенно увеличивать для снижения вмгеданса на высоких частотах вз. за влияния паразиткой вндуктввности,Целью изобретения является снижение высокочастотных помех на входе и выхаде конвертора в улучшенне массо-габаритных показателей конвертора.Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный конвертор, содержащвй управляемый транзисторный ин. вертор с нулевым выводом в подключенной к его выходу и снабженной экраном первичной обмоткой трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен вход дводного выпрямителя, ва выходе которого включен выходной фильтр, состоящий вз дросселя с дополнительной обмоткой, основная обмотка коараго включена между положвтельвымми выводамв выпрямителя и конвертора, основного- конденсатора, включенного между выхоавами выводамв конвертора и демпфврующвх конденсаторов, общий экран, входной, фильтр в виде конденсатора, включенного между входными выводами конвертора,введены экраны транзисторов инвертора,соединенные с отрицательным входным выводом конвертора, экраны диодов вы прямнтеля, соединенные с отрвцатель ным выводом выпрямителя, дополнвтельная обмотка дросселя выходного фвльтравключена между выходными отрицательными выводами выпрямителя и конвертора согласно с основной обмоткой, одинвз демпфирующнх конденсаторов включенмежду вчходнымв отрицательными выводами выпрщ 1 ителя в конвертора сагласнэс основной обмоткой, один вз демпфврующнх конденсаторов включен между паложнтельным выводам выпрямители в отрвцательным выходным выводом конвертора, другой демпфнрующнй конденсаторвключен между положительным выводамвыпрямителя н отрицательным выходнымвыводом конвертора, другой демпфнрующнй конденсатор включен йежду отрвпаф:тельным выводом выпрямителя н положительным выходным выводом конвертора,экран первичной обмоткв трансформаторасоединен с отрицательным входным выводом конвертора, а общий защитный экранизолирован от входных в выходных выводов конвертора. На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства; на фвг. 2 - эквввалентная схема устройства, поясняющая принцип его работы,Прннцнпнальная схема транзисторного конвертора (фнг. 1) состоит вз транзнсторов 1 н 2 управляемого транзистормвтеля, собранного на диодах 5,6 в под ключенного к вторичной обмотке трансформатора 3, выходного фнльтра в составедросселя, основная обмотка 7 которого включена между положительными выхадпрямителя и полажвтельшам выходнымвыводом конвертора в основного кондевса5 10 О 7 тора 11, включенного между выходными зажимами конвертора, входного фильтра ввиде конденсатора 12, включенного между входными выводами конвертора, общего экрана 13, изолированного От входных и 5 выходных выводов конвертора, экранов 14 и 15 транзисторов инвертора 1 и 2, подключенных к отрицательному входному выводу конвертора, экранов 16 и 17 диодов выпрямителя 5 и 6, подключенных к 16 отрицательному выводу выпрямителя.Работа устройства рассматривается на эквивалентной схеме, содержащей трансформаторные ЭДС высокочастотных помех 18-21, внутреннее сопротивление 35 и ЭДС постоянного тока первичного иоточника 22 и 23, паразитные емкости между общим экраном и транзистором, инвертора и диода выпрямителя соответственно 24 и 25 паразитные емкости 20 трансформатора 3-26 и 27, паразитная индуктивность основного конденсатора 11 выходного фильтра 28, сопротивление нагрузки 29. 23Сигналы от высокочастотных помех .трансформаторных ЭДС 18-21, наведенных между общим экраном и входными и выходными выводами конвертора замыкаются по следующим контурм (при,30 коммутации транзистора 1 и диода 5): ЭДС высокочастотных помех 18 общий экран 13 - паразитная емкость 24, экран 14 транзистора 1 - экран 4 трансформатора 3 - паразитная емкость 26 кон 35 денсатора трансформатора 3 - ЭДС высокочастотных помех 19, ЭДС 18 - обций экран 13 верхняя обкладка паразитной емкости 25 - экран 16 диода 5- Ьравая обкладка паразитной емкости 27 трансформатора 3 - экран 4 - левая обкладка паразитной емкости 26 трансформатора 3 - ЭДС 18, ЭДС 19 - общий экран 13 - верхняя обкладка паразитной емкости 25 экран 16 диода 5 - демпфирующий конденсатор 10, ЭДС 19 Мй 6верхняя обкладка параэитной емкости 24- экран 14 транзистора 1 - экран 4 - правая обкладка параэитной емкости 27 - демпфирующий конденсатор 10 - ЭДС 19, ЭДС 20 - общий экран 13 - верхняя обкладка паразитной емкости 24 - экран 14 транзистора 1 - ЭДС 20, ЭДС 20- общий экран 13 - верхняя обкладка паразитного конденсатора 24 - экран 16 диода 5 - правая обкладка.паразитного конденсатора 25 - экран 4 - ЭДС 20, ЭДС 21 - общий экран 13 - параэитный конденсатор 24 - демпфирующий конден- сатор 9 - ЭДС 21, ЭДС 21 - общий экран 13 - верхняя обкладка параэитной емкости 24 - экран 14 транзистора 1- экран 4 - правая обкладка параэитной емкости 26 - демпфирующий конденсатор 9 - ЭДС 21. Переменная составляющая напряжения на выходе выпрямителя задерживается индуктивностями основной 7 и дополнительной 8 обмоток дросселя выходного фильтра. Таким образом, сигналы от высокочастотных помех не возбуждают колебательный контур, образованный конденсатором 11 и его паразитной индуктивностью и не попадают в цепь сопротивления нагрузки 29, а также не выделяются на внутреннем сопротивлении 22 первичного источника 23. В другой полупел од переменного напряжения инвертора (при коммутации транзистора 2 и диода 6) работа схемы происходит аналогично с заменой экранов 14 и 16 на экраны 15 и 17 соответственно. Конвертор может быть выполнен также по мостовой,несимметричной мостовой и другим известным схемам,одиофазным и многофазным,с применением одно- и многоэвенных фильтров на входе и выходе конвертора.Таким образом, использование изобре тения обеспечивает снижение уровня высокочастотных помех на выходе конвертора и на входе конвертора и снижение массо- габаритных показателей выходного фильтра, а следовательно, всего конвертора.21 81/78 ЭНИИПИ Гос 113038, М Тираж 685 Пмпиударственного комитета СССРделам изобретений и откратийесква, Ж, Раушская юб., д. 4/5 иал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Н. БивевскаяРедактор Н, Пувиеикева Техред А. Бабинец КорректорА, Дзитко