Двухтактный преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК щ)5 Н 02 М 75 АНИ ТЕНИ и АКТНЫЙ ПРЕОБРАЗНАПРЯЖЕНИЯетение относитсможет быть исполвторичного эле(54) ДВУ СТОЯННОГ (57) Изо АТЕЛЬ электроовано в техни питания. сточн ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ И ГКНТ СССР,.801585 90 Цель - повышение надежности при повышении выходной мощности путем равномерного, распределения токов между параллельно включенными транзисторами. Двухтактный преобразователь по-,т стоянного напряжения содержит выходной трансформатор 1, вторичная обмотка 3 которого связана с выходными выводами, а первичная обмотка 2 присоединена к выводам В параллельно включенных преобразовательных ячеек 5.1- 5.И. Каждая преобразовательная ячейка состоит из двух транзисторных .ключей 6, 7 и трансформатора. 8 тока, При воздействии сигнала блока 4 управления на трансформаторы 8 тока а отпирается соответствующий транзистор б или 7. Токи, протекающие через открытые транзисторы 6, 7, определя- . ются соотношением витков обмоток от-рицательной 11 (12) и положительной 14 обратной связи и не зависят от Б свойств транзисторных ключей, 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано висточниках вторичного электропитаниясистем радиотехники, автоматики ивычислительной техники,Цель изобретения вповышение надежности путем равномерного распределения токов между параллельно включенными транзисторами двухтактногопреобразователя постоянного напряжения,На Фиг.1 приведена электрическая;схема силовой части двухтактногопреобразователя постоянного напряже -ния; на фиг. 2 - схема блока управления, пример исполнения, для пояснения работы преобоазователя,Двухтактный преобразователь постоянного напряжения содержит выходнойтрансФорматор 1, средний вывод пер"вичной обмотки 2 которого подключенк первому входному выводу, а вторичная обмотка 3 связана с выходными выводами, блок 4 управления, преобразовательные ячейки 5.1-5.Н, состоящиеиз двух транзисторных ключей 6 и 7 итрансформатора 8 тока, базовые обмот. ки 9 и 10 которого подключены к входам управления транзисторных ключей6 и 7, обмотки 11 и 12 отрицательнойобратной связи (ООС) включены в цепь. тока каждого из транзисторных ключей6 и 7 а обмотки 13 управления,и первичные обмотки 14 всех преобразова"тельных ячеек 5.1-5.М соединены согласно-последовательно между собой.Блок управления (фиг, 2) содержитгенератор 15 импульсов синхронизации,выход. которого соединен с входом широтно-импульсного модулятора 16, выходные выводы 17 и 18 блока управления, логический элемент НЕ 19, логические элементы 2 И-НЕ 20 и 21, выходы которых подключены соответственнок базам транзисторов 22 и 23, между 45коллекторами и эмиттерами которыхвключены диоды 24 и 25, и трансформатор 26 управления, первичная обмоткакоторого выполнена со средней точкой,связанной через токоограничивающий 50резистор 27 с выводом питания.Двухтактный преобразователь постоянного напряжения работает следующимобразом.В случае отсутствия сигналов управ ления на выходе блока 4 управленияпоследний своим низким выходным сопротивлением шунтирует цепь последовательно соединенных обмоток 13 управления трансформаторов 8 тока. При этомвеличина напряжения на базовых обмотках 9 и 10 равна нулю, следовательно,транзисторы 6 и 7 заперты и отсутствует передача энергии из первичнойобмотки 2 выходного трансформатора 1в его вторичную обмотку 3. В момент появления сигнала управления на выходе блока 4 управления в цепи обмоток 13 управления начинает протекать ток, величина которого равна или несколько больше тока намагничивания любого из трансформаторов 8 тока. Вследствие явления электромагнитной индукции на базовых обмотках, 9 и 10 появляется напряжение, полярность которого по отношению к началам обмоток совпадает с полярностью. напряжения на обмотках 13 управления. При этом если полярность напряжения на обмотках управления такова, что положительный потенциал присутствует на их началах, то переходы база - эмиттер транзисторов 6 смещаются в прямом направлении, а переходы базаэмиттер транзисторов 7 смещаются вобратном направлении , Как только напряжение на базовых обмотках 9 дости гает достаточной величины для начального отпирания транзисторов 6, через переходы база - эмиттер последних начинают протекать отпирающие токи, вызывая протекание токов через силовые выводы транзисторов 6 и через обмотки 11 ООС. Затем эти токи суммируются и протекают через половину первичной обмотки 2 выходного трансформатора 1 подключенную крайним выводом к общей точке обмоток 11 ООС. При этом происходит передача энергии из половины первичной обмотки 2 выходного трансформатора 1 в его вторичную обмотку 3, вследствие чего через цепь последовательно соединенных обмоток 14 положительной обратной связи (ПОС) и нагрузку инвертора протекает ток, вызывая регенеративное отпирание и переход в режим насыщения транзисторов 6. Одновременно обеспечивается одинаковая величина коллекторных токов каждого из транзисторов 6 за счет действия ООС. Действительно уровень сигнала ПОС является одинаковым для каждого из параллельно включенных транзисторов 6 и определяется вели" чиной тока нагрузки и отношением ко." личества витков юя каждой из обмоток ПОС 14 к количеству витков гг со85890 в иДу о пос дорсбоос иЪ 7(2) где 1 в ,составляющая тока базыооссоответствующего транзистора 6 от действия сиг-,нала ООС по таку, протекающему через их силовыеВыводы .(1 К) оСледовательно, величина тока базы 1в каждом из транзисторов 6 опт.насределяется как разность указанных составляющих (1) и (2). 1 б.нас = 1 б.пас(3) 5 15ответственно каждой из базовых обмо"ток 9, так что где 1 о - составляющая тока базысоответствующего транзистора 6 от действия сигнала ПРС по току нагрузки (1 ц) преобразователя.В то же время уровень сигнала ООС различный для каждого из параллельно включенных транзисторов 6 и определяется величиной тока, протекающего через силовые выводы соответствующего транзистора, и отношением количества витков ярос каждой из обмоток ООС 1 1 к количеству витков ч соответственно каждой из базовых обмоток 9, так что(током намагничивания, протекающим в обмотках 13 управления, пренебрегают ввиду его малости),.Учитывая то, что величина тока 1 постоянная (определяется величинами напряжения питания и сопротивления нагрузки преобразователя), то.любое изменение тока 1 К от заранее выбранного значения вызывает противоположное изменение величины тока 1 нс3 которое возвращает величину тока 1 к к требуемому значению, При такой по-. лярности сигнала управления от блока 4 управления транзисторы 7 заперты вследствие наличия на их переходах база - эмиттер напряжения обратной полярности.В момент окончания действия сигнала управления блок 4 управления переходит в,режим работы источника напряжения и своим низким выходным сопротивлением шунтирует обмотки 1 Э управ. ления. В результате этого прекращается протекание тока в базовых обмотках 9 и транзисторы 6 запираются,прекращая передачу энергии из первичной обмоткивыходного трансформатора 1 в его вторичную обмотку Э,При последующем появлении сигналауправления на выходе блока 4 управления обеспечивается протекание управляющего тока в направлении, противоположном предыдущему сигналу. Вследствие того, что схема преобразователяполностью симметрична, его дальнейшаяработа аналогична описанной, за исключением того, что транзисторы 7 будут 2 О отперты и насыщены а транзисторы 6гбудут заперты, При дальнейшем поступлении сигналов управления от блока 4управления цикл работы преобразователя повторяется.25 На фиг, 2 представлен один иэ возможных вариантов выполнения схемы.блока управления, поясняющей принцип действия преобразователя. С выхода генератора 15 импульсов синхронизации по- ЭО,ступают импульсы со скважностью, равной двум. С выхода широтно-импульсного модулятора 16 поступают импульсы,передний или задний фронт которых синхронизирован относительно импульсовсинхронизации на выходе генератора 15.35При наличии на выходе модулятора 16низкого уровня напряжения на выходахлогических элементов 2 И-НЕ 20 и 21устанавливается высокий уровень напряжения, отпирающий и переводящий врежим насыщения оба транзистора 22 и23, что обеспечивает низкое выходноесопротивление блока 4 управления.При наличии на выходе модулятора 16высокого уровня напряжения, а на выходе генератора 15 низкого уровнянапряжения транзистор 22 отперт и насыщен, а транзистор 23 заперт. Приэтом происходит передача энергии изполовины первичной обмотки трансформатора 26 в его вторичную обмотку,а за счетналичия токоограничивающегорезистора 26 обеспечивается работасхемы в режиме источника тока (высокое выходное сопротивление). Если на 55 в ходах генератора 15 и модулятора16 действует высокий уровень напряжения, то транзистор 22 заперт, а транзистор 23 отперт и насыщен. При этомпроисходит передача энергии из другой половины гервичной обмотки трансформатора 2 б в его вторичную обмотку, вследствие чего полярность выходного сигнала задающего генератора изменяется на противоположную полярности предыдущего сигнала.Для обеспечения работоспособности устройства при отказах нескопьких из транзисторов б или 7 (например, ко.роткое замыкание переходов базаэмиттер, база - коллектор или промежутка эмиттер - коллектор транзисто- ра, а также обрыв любых из его элект родов или перегорание плавких предохранителей в силовой цепи каждого из них) количество витков каждой.из обмоток 9-16 трансформаторов тока на основании закона полного така для транс- О форматора должно быть выбрано из соот-, ношениягде М - допускаемое количество вышедших из строя транзисторовв первом или втором плечепреобразователя (М = 1, 2,3 ее)у1 - величина тока намагничивания9трансформаторов 8 тока;ьт - количество витков каждой из3обмоток 13 управления,При этом в случае выхода из строятранзисторов преобрзователя ток, протекавший ранее через силовые выводыкаждого из них, автоматически перерас пределяется между оставшимися параллельно включенными транзисторами,Таким образом, введение в цепь управления каждьм транзистором преобразователя положительной обратной связи по току нагрузки и отрицательной обратной связи по току, протекающему через силовые вывоцы соответствующего транзистора, выполненные в виде обмоток трансформаторов тока и соответствующих связей между. ними, позволяет обеспечить при повышении мощности двухтактного преобразователя постоянного напряжения"с пропорционально-токовым управлением и независимым возбуждением повышение надежности путем равномерного распределения токов между параллельно включенными транзистораья.формула изобретенияДвухтактный преобразователь постоянного напряжения, каждое из плеч которого содержит И параллельно включечных транзисторов, первые силовыевыводы которых присоединены к первому входному выводу, база-эмиттерныепереходы - к базовым обмоткам Б трансформаторов тока, обмотки управления,каждого из которых связаны с выходомблока управления, а первичные обмоткивключены между выходными выводами ивторичной обмоткой выходного трансфор 4.матора, средний вывод первичной обмотки которого подключен к второму входному выводу, а крайние выводы связаны с вторыми силовыми выводами транзисторов, обмотки отрицательной обратной связи трансформаторов тока,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности путем равномерного распределения токов междупараллельно включенными транзисторами, обмотки отрицательной обратнойсвязи трансформаторов тока включенымежду вторыми силовыми выводами транзисторов и крайними выводами первичной обмотки выходного трансформатора,вторичная обмотка которого соединенас выходными выводами через последовательно включенные первичные обмоткиИ трансформаторов тока, обмотки управления которых соединены согласнопоследовательно и присоединены к выходу блока управления,1585890 Составитель В. Ежовктор А. Огар Техред М.Ходанич Корре Кравцова 233 а В ри ГЕНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент"; гУжгород, ул. Гагарина Тираж 498 ственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписноеизобретениям и открытаям5, Раущская наб., д. 4/5