Управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН РЯ, 160350 51) Н 02 М 7/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССРчф) ;, -ЦЦ1Г 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 07 льзовано в си регулирования, к и стабилизаторах изобретения - ра регулирования ток ние быстродействи надежности и экон вателе силовой тра полнен из двух т различного типа Р 4 ССР84.атике. х коллекторами аложением зар ением обратно ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ относится к преобраике и может бить исозволяет исключ источник литаниясущественно длягрузки. 2 з,п.Фс САР(57) Изобретенизовательной тех государственный у(088.8)видетельство С02 М 7/12, 19ехника в автомрадио, 1980,темах управления и лючевых усилителях напряжения. Цель сюирение диапазона а нагрузки и увеличея, а также повышение омичности. В преобразонзисторный ключ 3 выранзисторов 4 и 15 проводимости и между включен диод 14 с а и резким восстановсопротивления, что ить дополнительный для диода 14, что бопьших мощностей налы, 2 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления ииегулирования, ключевых усилителяхи стабилизаторах напряжения.Цель изобретения - расширениедиапазона регулированиятока нагрузки и увеличение быстродействия, а также повьшение надежности и экономичности,На Фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг,2 -временные диаграммы работы элементовпреобразователя. 15Управляемый преобразователь содержит подключенный входами и выходамик питающей сети выпрямитель 1 с конденсаторным Фильтром 2 на его выходе, силовой транзисторный ключ 3, 2 Осодержащий транзистор 4 и-р-и типа,соединенный базой через конденсатор5 с первым выходом блока управления,состоящего из широтно-импульсного модулятора б и источника 7 питания. 25Цепь нагрузки из активного сопротивления 8 и дросселя 9 шунтирована обратным диодом 10 и соединена однимвыводом с положительным полюсом выпрямителя 1, а другим - с одним из1вь 1 водов дросселя 11, шунтированнымпоследовательно соединенными резистором 12 и диодом 13, включенным вобратном направлении. Между базой иколлектором транзистора 4 включендиод 14 с накоплением заряда и резкИм восстановлением обратного сопротивления, а эмиттер транзистора 4соединен с отрицательным полюсом выпуямителя 1 Другой Выврд дросселя 11 40подключен к эмиттеру транзистора 15р и-р типа силового транзисторногоключа 3. Коллектор транзистора 15подключен к аноду диода 14, а его база подсоединена к катоду диода 14. через диод 16, включеннный анодом кбазе транзистора 15, Анод диода 14 снакоплением заряда связан с базойтранзистора 4 через диод 17, включенньй катодом к базе. Блок управлениясодержит также источник 18 питания,Источники 7 и 18 питания блока управления выполнены со средней точкой исодержат каждый диодный мост, однадиагональ которого подключена к вторичным обмоткам трансформатора 19,а, другая снабжена Фильтром из двухпоследовательных конденсаторов, Первичная обмотка трансформатора 19 подключена к питающей сети, Б состав блока управления входят еще два узла 20 и 21 Формирования двухполярных импульсов, причем выход узла 20 формирования соединен через включенный параллельно конденсатору 5 диод 22 с базой первого силового транзистора 4, а выход узла 21 Формирования соединен через включенный параллельно второму конденсатору 23 диод 24 с базой второго силового транзистора 15, Входы узлов 20 и 21 формирования связаны с первым и вторым (инверсным) выходами широтно-импульсного модулятора 6. Средняя точка между конденсаторами фильтра источника 7 питания блока управления соединена с эмиттером транзистора 4, а средняя точка между конденсаторами Фильтра источника 18 питания блока управления - с " эмиттером второго силового транзистора 15. Узел 20 формирования двухполярных импульсов выполнен в виде двух транзисторов 25 и 26 разного типа проводимости, а узел 21 формирования - в ниде двух транзисторов 27 и 28 разного типа проводимости, Эмиттеры транзисторов 25 и 26 объединены и .являются выходом узла 20, подключенным к базе транзистора 4 через параллельно соединенные конденсатор 5 и диод 22. Эмиттеры транзисторов 27 и 28 также объединены и являются выходом узла 21, подключенным к базе транзистора 15 через параллельно соединенные диод 24 и конденсатор 23. Коллекторы транзисторов 25 и 26 узла 20 подключены к полюса.источника 7 блока управления, а коллекторы транзисторов 27 и 28 - к полюсам источника 18 блока управления. Базы транзисторов 25 и 26 узла 20 объединены, а между точкой их соединения и коллекторомкаждого транзистора 25 и 26 включены Фотодиоды 29 и 30, оптически связанные со светодиодами 31 и 32 соответственно.-Базы транзисторов 27 и 28 узла 21 также объединены, а между точкой их соединения и коллектором каждого транзистора 27 и 28 включены Фотодиоды 33 и 34, оптически связанные со светодиодами 35 и 36 соответственно. Светодиоды 31 и 36, принадлежащие цепи коллектор - база транзисторов 25 и 28 узлов 20 и 21, ,объединены между собой и подключены к второму (инверсному) выходу широт 9но-импульсного модулятора б.Светодио05 6объединенных эмиттерах транзисторов 27 и 28) - такая же последовательность двухполярных импульсов, но в инвертированном виде, причем длительность каждого импульса пропорциональна уровню напряжения на входе управления модулятора 6 (фиг. 2).Таким образом, при поступленйи на базу транзистора 4 импульса положительной полярности с выхода узла 20 одновременно на базу транзистора 15 поступает импульс отрицательной полярности с выхода узла 21 относительно эмиттеров соответствующих транзисторов. Эти импульсы преобразуются в импульсы короткойдлительности конденсаторами 5 и 23 соответственно и одновременно открывают транзисторы 4 и 15, которые подключают цепь нагрузки из активного сопротивления 8 . и дросселя 9 к выпрямителю 1 с конденсаторным фильтром 2. При этом ток нагрузки течет через эмиттер-коллекторный переход транзистора 15, диод 14 с накоплением заряда и резким восстановлением обратного сопротивления и коллектор-эмиттерный переход транзистора 4, а далее - к.отрицательному полюсу выпрямителя 1. Транзисторы 4 и 15 образуют регенеративную структуру и поддерживают один другого во включенном состоянии за счет положительной обратной связи. Диоды 16 и 17 при этом поддерживают оба силовых транзистора 4 и 15 в ненасыщенном граничном режиме, при котором напряжение на коллекторе равно напряжению на базе, что обеспечивает отсутствие накопления заряда в базах транзисторов 4 и 15, тем самым обес- печивая их быстрое отключение, время которого складывается из времени рассасывания накопленного в базах заряда и времени спада коллекторного тока,Через диод 14,с накоплением заряда во время включенного состояния силовых транзисторов 4 и 15 течет ток нагрузки, при этом диод 14 накапливает заряд, пропорциональный току нагрузки.При поступлении на базу транзистора 4 с вйхода узла 20 импульса отрицательной полярности, а на базу тран- . зистора 15 с выхода узла 21 - импульса положительной полярности транзисторы 4 и 15 закрываются, а ток нагрузки в течение некоторого времени будет 5.,1 6035 ды 32 и 35, принадлежащие цепи коллектор - база транзисторов 26 и 27 узлов 20 и 21, объединены между собой и подключены к первому выходу широт но-импульсного модулятора 6.Преобразователь работает следующим образом.При запуске широтно-импульсного модулятора 6 на его первом выходе формируется последовательность импульсов, длительность которых пропорциональна уровню напряжения на входе управления. На втором (инверсном) выходе модулятора 6 формируется такая 15 же последовательность импульсов, но в инвертированном виде, Импульсы с. первого выхода модулятора 6 поступают на светодиоды 32 и 35 узлов 20 и 21, которые одновременно генерируют 20 оптическое излучение на время длительности импульса, воспринимаемое ,фотодиодами 30 и 33 узлов 20 и 21. В результате появления на базе транзистора 26 узла 20 напряжения отрицательной полярности, а на базе транзистора 27 узла 21 - напряжения положитель- ной полярности эти транзисторы открываются на время длительности импульса с первого выхода модулятора 6, 30 Транзисторы 25 и 28 в это время за- . крыты. По окончании импульса с первого выхода модулятора 6 светодиоды 32 и 35 обесточиваются, транзисторы 26 и 27 закрываются, но в это время (в период паузы между импульсами с первого выхода модулятора 6) появля- ется импульс на:его втором (инверс-. ном) выходе, поступающий на светодиоды 31 и 36 узлов 20 и 21, которые 40 одновременно генерируют оптическое излучение на время паузы между импульсами на первом входе модулярора 6, воспринимаемое фотодиодами 29 и 34 узлов 20 и 21, В результате по явления на базе транзистора 25 напря жения положительной полярности, а на базе транзистора 28 - напряженияотрицательной полярности эти транзис. торы открываются на время длительнос ти импульса с второго (инверсного) выхода модулятора 6. Транзисторы 26 и 27 в это время закрыты. Затем цикл Формирования импульсов в узлах 20 и 21 повторяется и в результате на вы-55 ходе узла 20 (на объединенных эмиттерах.транзистороэ 25 и 26) формируется последовательность двухполярных импульсов, а на выходе узла 21 (напротекать по цепи; средняя точка ис- вания тока нагрузки, увеличения быстточника 18 питания блока управления, родействия; а также повышения надежколлекторно-эмиттерный переход откры- ности и экономичности, силовой трантого в это время транзистора 27 узла . 1 зисторный ключ дополнительно содержит21 формирования, диод 24, диод 16, ди- второй транзистор р-и-р типа, подклюод 14 с накоплением заряда, диод 17, ченный эмиттером к другому выводу индиод 22, эмиттерно-коллекторный пе- дуктивности, коллектором - к аноду,реход открытого в это время транзис- а базой - к катоду диода с накопленитора 26 узла 20 Формирования, нижний 10 ем заряда через первый дополнительпо схеме Фиг. 1 конденсатор источни- ный диод, обращенный анодом к базека 7 питания, отрицательный полюс второго транзистора, при этом анодвыпрямителя 1. диода с накоплением заряда связан сОднако ток по этой цепи будет про- базой первого транзистора через втотекать в течение времени рассасывания 15 рой дополнительный диод, подключензаряда накопленного диодом 14, вклю- ный катодом к базе первого транзисто 9иченным в этой цепи в обратном направ- ра, а блок управления содержит второиленни, Таким образом, на время расса- источник питания и два узла формиросывания заряда в диоде 14 напряжение вания двухполярных импульсов, связанна коллекторах транзисторов 4 и 15 20 ный каждый со своим источником питавозрастать не будет, в результате они ния, причем первый и второй источни, будут на это время надежно выключены, ки выполнены со средней точкой, выходПо окончании рассасывания током на- первого узла Формирования двухполяргруэки накопленного в диоде 14 заря- ных импульсов соединен с базой перда его обратное сопротивление резко 25 вого транзистора через третий дополвозрастает в результате чего резко нительный диод, йодключенный: анодомРвозрастает коллекторное напряжение к базе, включенный параллельно персиловых. транзисторов 4 и 15, которые вому конденсатору, выход второго узв это время уже окончательно выключе- ла Формирования двухполярных импульны а ток нагрузки переключается в 30 сов соединен с базой второго транзиснобратный диод 10. В дальнейшем цикл тора через четвертый дополнительныиработы транзисторного ключа 3 повто- диод, соединенный катодом с базой,включенный параллельно второму конденсатору, а входы первого и второгоф м у л а и з о б р е т е н и я узлов Формирования связаны с первымо р м у35и вторым выходами широтно-импульсно 1. Управляемый преобразователь го модулятора, при этом средняя точпеременного напряжения в постоянное, ка первого источника питания блокасодержащий выпрямитель с входными вы- управления соединена с эмиттером,водами и конденсаторным Фильтром на 40 первого транзистора, а средняя точкаего выходе, силовой транзисторный второго источника питания блока упключ, содержащий первый транзистор равления соединена с эмиттером трани-р-и типа, соединенный базой через зистора.первый конденсатор с первым выходом 2. Преобразователь по и. 1, о т -блока управления, содержащего широт л и ч а ю щ и й с я тем, что каждыйно-импульсный модулятор и первый.ис- узел формирования двухполярных имточник питания, выходные выводы, один пульсов выполнен в виде двух транзисиз которых соединен с г.оложительным торов разного типа проводимости, эмитвыводом выпрямителя, а другой образо- теры которых объединены и являютсяван одним из выводов дросселя при выходом узла, коллекторы этих транУ 50этом между базой и коллектором пер- зисторов подключены к полюсам своегового транзистора включен диод с на- источника питания, а базы связаны скоплением заряда, обращенный катодом первым и вторым выходами широтно-имк коллектору, эмиттер первого тран- пульсного модулятора,эистора соединен с отрицательным вы. Преобразователь по п. 2, о тводом выпрямителя, а выходные выво- л и ч а ю щ и й с я тем, ч о55т. базыды шунтированы обратным диодом, о т - транзисторов каждого узла формироваличающийся.тем, что, с ния двухполярных импульсов объединецелью расширения диапазона регулиро- ны, а между точкой их соединения и1603505 10 Импульсы на первом выходе модулятора б С адрряски: 1 рассасыбанцядиаА 7 М 1 ладергкки = й рассасыданиаФиг.2 Составитель В. ГороховРедактор Л. Маковская Техред М,Дидик Корректор Т. Палий Заказ 3392 Тираж 500 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-иэдательскнй комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 коллектором каждого транзистора узлавключены фотодиоды, оптически связанные с согветствующим светодиодом, при-,чем светодиоды, принадлежащие цепиколлектор-база разнотипных транзисйипульсы на втором (инверсном)выходе модулятора б Напряжение на выходе узла 20 относительно эмиттера транзистора 4 Напряжение на базе транзистора 4относительно егоэмиттора Напряжение на выходе узла 21 относительно эмиттера транзистора 15 Напряжение на базе транзистора 15 относительно его эмиттера Напряжение наколлекторе трен;эистора 4 относительно егоэмиттера Напряжение на коллекторе тран эисторв 15 относительно егоэмиттера торов первого и второго узлов формирования двухполярных импульсов; объе-,