Преобразователь постоянного напряжения

Э СОВЕТСНИХсавеламкни 01022 За) Н ЕНИЯ Н АВТО БАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬ 1 ТИЙ ИСАНИЕ ИЗ(71 ) Киевский ордена Ленина политехнический институт им, 50-летия ВеликойОктяррьской социалистической революции(56 ) 1. Авторское свидетельство СССРИ 71398, кл. Н 02 М 7/537, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке И 337793,кл, Н О 2 М 7/537, 1981,6)57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий блокуправления с трансформаторным выходомсоединенным с управляющим входом каждого иэ транзисторов двухтактногоусилителя мощности с транс 4 ерматор.-,ным выходом через последовательно соединенные базовые резистор идиод, зашунтированные обратновключенным диодом, причем коллектор каждого транзистора через последовательно соединенные первый диод, одну иэ обмоток двухобмоточ"ного насыщающегося транс 4 юрматораи второй диод подкяючен к точке соединения базовых резистора и дио.- да, а точка соединения второго дио. да и обмотки насыщающегося трансформатора подсоединена к одному извыводов первого резистора, о т л ич а ю щ.и й с я тем, что, с цельюповыцения надежности за счет устра-.нения бросков тока в обмотке трансформатора блока управления, в неговведена последовательная цепь, состоящая из вспомогательной вторичнойобмотки трансформатора блока управления, третьего диода и второго резистора, один из концов которой подключен к выводу вторичной обмотки .трансформатораблока управления,связанному с эмиттером транзистора, и к одной из обкладок введенногоконденсатора,а другой конец цепи подсоединен к второму выводу первогорезистора и второй обкладке конденсатора,10222Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в стабилизированных преобразователях напряжения с широтно-импульсным регулированием, 5Известен .инвертор, содержащийблок управления с трансформаторнымвыходом, соединенный с управляющимвходом каждого транзистора двухтактного усилителя мощности черезпоследовательно соединенные базовыерезистор и диод, шунтированные обратно включенным диодом, причем коллекторкаждого силового транзистора связан сточкой соединения базового резистора 15и диода через последовательно соединенные вспомогательный диод и обмотку насыщающегося трансформатора Ц .Недостатком известного инвертораявляется низкий КПД из-эа эначитель пных потерь мощности на базовых резисторах, вызванных протеканием поним тока намагничивания насыщающегося. трансформатора, входящего в цепьнелинейной обратной связи. 25Кроме того, время перемагничивания трансформатора насыщения в разные полупериоды будет неодинаковым,что приводит к появлению дополнительной асимметрии в выходном напряжении, в результате чего возникает подмагничивание магнитопровода силовоготрансформатора, ведущее к увеличению тока намагничивания в один из полупериодов и перегрузке силовых тран 35зисторов.Другим недостатком известногоинвертора является его малая надейность, так как в момент насыщения сердечника насыщающегося трансформаторапо обмоткам трансформатора блока управления протекает значительный повеличине ток, приводящий к росту динамических потерь мощности,Наиболее близким по технической45сущности к изобретение является устройство, содержащее блок управленияс трансформаторным выходом, соединенным с управляющим входом каждого изтранзисторов двухтактного усилителя мощности с трансформаторным выходом через последовательно соединенные базовые резистор и диод, зашунтираранные обратно включенным диодом,причем коллектор, каждого транзисторачерез последовательно соединенныепервый диод, одну иэ обмоток двухобмоточного насыщающего трансформатора и второй диод подключен к точкенасыщения ,-В-), где В- индукция насыщения материала сердечника. В момент времени с на вторичной обмотке трансформатора .6 появляется управляющее напряжение с полярностью, которая для транзистора 1 является отпирающей, Транзистор начинает отпираться и по истечении времени 1, которое определяется частотными свойствами транзистора, переходит в состояние насыщения, С моментаначинается перемагничивание сердечника насыщающегося тран-сформатока из состояния -В в состояние +В, Источником перемагничивающего напряжения является конденсатор 25, который в предыдущем полу- периоде зарядился током, протекающим через обмотку 19, диод 21 и резистор 23Величина напряжения на конденсаторе определяется количеством витков обмотки 19. На интервале перемагничивания индуктивное сопротивление обмотки насыщающего трансформатора для всех гармоник входного тока транзистора 1 велико и в цепи сопротивления 17 и обмотки 19 протекает ток намагничивания сердечника, имеющий весьма малую величину, В это время диод 1 Н заперт, цепь нелинейной ;отрицательной обратной связи оказывается разомкнутой,ток базы транзистора 1 равен входному току 1 ц(фиг.2 а) и транзистор поддерживается в режиме насыщения. При этом напряжение между эмит.тером и коллектором транзистора 1 .равно 0(Фиг.2 в ). Транзистор 2 на интервале с-с заперт отрицао 2тельным напряжением обмотки управления трансформатора Ь и напряжение на его коллекторе примерно равно напряжению источника питания (фиг,2 г ) . На этом интервале происходит также заряд конденсатора 2 М, являющегося как и конденсатор 25 источником .перемагничивающего напряжения для трансформатора 15. Параметры насыщения трансформатора выбраны так, что время его перемагничивания из состояния -В в состояние +В несколько меньше длительности отпирающего импульса тока (фиг,2 а ) В момент времени С 1 сердечник трансформатора 15 насыщается, индуктивное сопротивление его обмотки резко уменьшается, отпираются диоды 12 и 11 и начинает действовать цепь нелинейной отрицательной обратной 3 1022272 46, входящего в оконченный каскадблока управления и через последовательно соединенные базовые резисторы 7 и 8 и базовые диоды 9 и 10подаются на управляющие входы транзисторов усилителя мощности, К коллектору каждого транзистора подключены первые диоды 11 и 12, которыесовместно со вторыми диодами 13 ибазовыми диодами 9 и 10 и однойиз обмоток насыщающего трансформатора 15 образуют цепи нелинейной обратной связи. Первые резисторы 16 и17 ограничивают ток перемагничивания. насыщающего трансформатора 15, 15который выполнен на сердечнике спрямоугольной петлей гистерезиса иимеет две одинаковые обмотки Я 1 иЧ 2, разноименными концами включенныемежду. одноименными выводами базовыхдиодов и вторых диодов. Таким образом цепочка, состоящая из последовательно соединенных базового диода,первого и второго диодов и обмоткйнасыщающего трансФорматора, шунтирует коллекторно-базовый переход транзистора,К одному из выводов вторичной обмотки трансформатора блока управления подсоединена последовательная.м 30цепь, состоящая из вспомогательноивторичной обмотки 18 (19) трансформатора тока управления, третьего диода 20 (21),второго резистора 22(23),зашунтированная конденсатором 24(25 ). При этом базовые резистор З 5и диод зашунтированы обратными диодами 26 (27 ) .Импульсы управления поступают вбазовые цепи транзисторов 1 и 2(Форма импульсов базового токатранзисторов 1 и 2 показана нафиг. 2 а,б ), При использованииширотно-импульсного регулированияимпульсы управления подаются с некоторым регулируемым цепью обратнойМсвязи Фазовым сдвигом (д(формауправляющих импульсов показанапунктирной линией), В этом случаевыходное напряжение будет иметьпаузу на нуле, величина которой 50определяется Фазовым сдвигом ( .Рассмотрим процесс переключения ттранзисторов 1 и 2, Предположим,что в момент времени со (Фиг.2 а ) сердечник насыщающегося трансформатора 15 за счет процессов, происходивших в предыдущем полупериоде, находится в состоянии отрицательного5 10222 связи. Величина тока, протекающего по обмотке насыщенного трансформатора, ограничивается резистором 23 (22).8 результате действия цепи обратной связи ток базы транзистора 1 уменьшается до величины 1 (Фиг, 2 а ), а рабочая точка транзистора оказывается на границе области насыщения. Напряжение между эмиттером и коллектором при этом возрастает до величины 1 в Ок 1(фиг.2 в), 8 интервале времени й 1- с благодаря действию нелинейной отрицательной обратной связи величина тока базы транзистора авто- матически поддерживается такой, чтотранзистор находится на границе активной области и области насыщения,В таком режиме преобразователь находится до момента времени с 2, пока не произойдет смена полярности управляющих напряжений на вторичных обмотках трансформатора 6. Так как в результате действия нелинейной отрицательной обратной связи транзистор 1 к моменту й 2: находится на границе Н области насыщения, то при появлении запирающего напряжения уменьшение его коллекторного тока начинается одновременно, с увеличением тока коллектора транзистора 2, на базе ко- зв торого действует отпирающее напряжение. следовательно, в интервале 72 бкоммутации транзисторы 1 и 2 находятся в активном режиме. После запирания транзистора 1 сердечник насыщающегося трансфбрматора 15 перемагничивается из состояния +В в состояние -8 под действием напряжения, по,даваемого на другую обмотку насыщающегося трансформатора. В дальнейшемпроцессы в преобразователе повторяются,В момент намагничивания к обмоткетрансформатора 15 насыщения прикладывается разность напряжения, действующего на конденсаторе 24 (25), и падения напряжения на переходе коллектор-эмиттер насыщенного транзистора,которая в реальных устройствах имеетвеличину около 3,5 В. В результатеколичество витков обмоток трансформатора насыщения увеличивается итем самым уменьщается ток намагничиванияНаличие введенной цепочки позволяет устранить значительные по величине броски тока, протекающего по вторичной обмотке разделительного трансформатора блока управления в моментнасыщения сердечника трансформатора.В результате этого существенно уменьшаются динамические потери в трансформаторе и транзисторах блока управле-,нияе1022272 оставитель Т,ЕршехредЛ.Пекарь а ятко Редактор С. П Коррект а Заказ 1062/Ц8 НИИПИ Г ираж 687нного комитета ССетений и открытий5, Рауаская наб ПодпиР осударст ве лаи изоб сква, ЖЙ 4 В Фе еаее а ваеае аева ЕЕ еавюае ве еЕфилиал ППП "патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4