Преобразователь напряжения

)5 Н 02 МЗ/3 ОМИТЕТОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ЕНИ ОБРЕ ИСАНИЕ ЕТЕЛ ЬСТВУ КОМУ К А производствор 51 М 26 (552), с левизорь986. тные связ ндсы щеЬ,рования Ч ) жима ш нти ектиаен е выкгюи потери й работь дает низ мому по во пита- ЗУСЦТ,тны лючениящий из(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания вторичных источников питания с бестрансформаторным входом, магнитно-транзисторных ключей и других устройств силовой автоматики, Сущность изобретения: в преобразователе в цепь эмиттера силового транзистора 3 включены последовательно быстродействующий диод 10, время восстаИзобретение относится к электронике и может быть использовано для создания вторичных источников питания с бестрансформаторым входом, магнитно-транзисторных ключей, регуляторов и других устройств силовой автоматики.Известны бестрансформаторные источники вторичного электропитания на основе обратных преобразователей напряжения,Регулирование выходной мощности в таких источниках осуществляется реГулированием уровня порога выключения линейнонарастающего тока намагничивания первичной обмотки силового трансформатора, При этом силовой транзистор преобновления обратного сопротивления которого меньше времени рассасывания неосновных носителей в базе силового транзистора 3, управляющая обмотка 11, включенная встречно по отношению к первичной обмотке 5 и соединенная с базой через регулятор- ограничитель 12 тока базы. К цепи базы подключен коммутирующий узел 15, состоящий из коммутирующего диода 16, выключающей обмотки, которая через коммутирующий тиристор, управляемый от датчика 13 тока или узла 8 стабилизации выходного напряжения, подключается встречно к управляющей обмотке 11 и прерывает протекание тока эмиттера силового транзистора 3, В преобразователе реализуется эмиттерная коммутация совместно с пропорционально-токовым управлением, что позволяет повысить КПД и надежность, Л исключив при этом возможность появления вторичного пробоя силового транзистора. 2 з,п.ф-лы, 3 ил,разователч переводится из ре ния в активный режим путем у насыщающего базового тока., Данный вид коммутации неэфф так как отсутствует форсированно чение силового транзистора, велик на выключении, область безопасно ограничена, и в целом схема обла ким КПД.Наиболее близким к предлагае технической сути является устройс ния цветных телевизоров типа представляющие собой одно преобразователь с обратным вк ем выпрямительных диодов, состоустройства запуска, устройства стабилизации и защиты, блокинг-генератора и выходных выпрямителей,Запирание силового транзистора блокинг - генератора осуществляется подачей обратного смещения на базо-эмиттерный переход от предварительно заряженного конденсатора при замыкании тиристорного ключа устройства стабилизации и защиты.Указанное устройство имеет низкий КПД, низкие рабочие частоты и ненадежно ввиду того, что время рассасывания неосновных носителей в базе существенно зависит от степени насыщения силового транзистора, отсутствует форсированное рассасывание базо-коллекторного перехода, велики динамические потери на выключение, возникают явления вторичного пробоя область безопасной работы смещается в сторону меньших предельных значений коллекторного напряжения.Цель изобретения - повышение надежности и КПД,Цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной выпрямитель с фильтром, первичную обмотку силового трансформатора, соединенную одним концом с положительным выводом входного выпрямителя. силовой транзистор, коллектором соединенный с другим выводом первичной обмотки, датчик тока силового транзистора, узел запуска, соединенный с базой силового транзистора, вторичную обмотку с выходным выпрямителем и фильтром, устройство стабилизации выходного напряжения, входом подключенное к выходному выпрямителю, введены быстродействующий диод, включенный в цепь эмиттера силового транзистора, управляющая обмотка. включенная между быстродействующим диодом и датчиком тока, встречно по отношению к первичной обмотке, регулятор-ограничитель тока базы, включенный между базой силового транзистора и управляющей обмоткой, диодный фиксатор из нескольких последовательно соединенных диодов, число которых выбрано из условия обеспечения смещения базо-эмиттерного перехода силового транзистора при включении, подключенных анодом первого диода к базе силового транзистора, катодом последнего диода к отрицательному выводу входного выпрямителя, коммутирующий узел, обеспечивающий прерывание тока эмиттера силового транзисторов путем запирания введенного быстродействующего диода, состоящий из последовательно соединенных коммутирующего диода, выключающей обмотки с числом витков прерывающим чис 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лом витков управляющей обмотки, и тиристора, при этом анод коммутирующего диода соединен с базой силового транзистора, выключающая обмотка подключена встречно к управляющей обмотке через тиристор, цепи управления которого соединены с датчиком тока и с выходом устройства стабилизации,Кроме того, для повышения быстродействия преобразователя и пропорционально токового управления силовым транзистором регулятор-ограничитель тока базы состоит из и-р-и транзисторного источника тока с нелинейной обратной связью в виде фиксирующего диода, подключенного анодом к базе транзисторного источника тока, а катодом - к коллектору силового транзистора, и шунтирующего диода, предназначенного для выключения транзисторного источника тока, подключенного анодом к базе транзисторного источника тока, а катодом к катоду введенного коммутирующего диода,Кроме того, для уменьшения потерь и для создания более высокого запирающего потенциала на катоде быстродействующего диода управляющая обмотка образована из двух секций: основной и дополнительной, причем датчик тока включен к разрыв между секциями, а катод тиристора подключен к точке соединения датчика тока и дополнительной секции, другой вывод дополнительной секции подключен к отрицательному выводу входного выпрямителя и к цепи смещения транзисторного источника тока, цепь коллектора транзисторного источника тока подсоединена к основной секции управляющей обмотки.На фиг,1 представлена электрическая схема преобразователя напряжения; на фиг, 2 - фрагмент преобразователя; на фиг, 3 - то же,Преобразователь содержит входной выпрямитель 1 с фильтром, подключенный к входному источнику напряжения Евх, узел запуска 2, силовой транзистор 3, силовой трансформатор 4 с первичной обмоткой 5, вторичную обмотку 6, выходной выпрямитель 7 с фильтром, устройство 8 стабилизации выходного напряжения, демпфирующую цепочку 9, быстродействующий диод 10, управляющую обмотку 11 силового трансформатора, включенную встречно по отношению к первичной обмотке, регулятор-ограничитель 12 тока базы, резистивный датчик 13 тока, диодный фиксатор 14, коммутирующий узел 15 из последовательного соединенных коммутирующего диода 16, выключающей обмотки 17 силового трансформатора и тиристора 18,причем управляющий электрод тиристора связан с резистивным датчиком тока и с устройством стабилизации выходного наи ряжения.Регулятор-ограничитель 12 тока базы состоит из и-р-и транзисторного источника 21 тока, фиксирующего диода 22, шунтирующего диода 23,Управляющая обмотка 11 разделена на две секции; основную 19 и дополнительную 20, причем резистивный датчик тока включен между секциями, а катод тиристора коммутирующего узла подсоединен к точке соединения резистивного датчика тока и дополнительной секции управляющей обмотки, другой вывод дополнительной секции подключен к отрицательному выводу входного выпрямителя.Преобразователь напряжения работает следующим образом.При подаче с входного источника напряжения Евх на входной выпрямитель 1 через узел запуска 2 осуществляется первоначальное смещение силового транзистора 3. Через первичную обмотку 5 силового трансформатора 4 начинает протекать коллекторный ток силового транзистора. В управляющей обмотке 11 наводится ЭДС, полярность которой такова, что через регулятор-ограничитель тока 12 базы в базу силового транзистора начинает протекатьток, и за счет положительной обратной связи силовой транзистор насыщается, Если в регуляторе-ограничителе тока базы используется транзисторный источник 21 тока, то за счет нелинейной обратной связи с помощью фиксирующего диода 22 осуществляется пропорционально токовое управление силовым транзистором, а уменьшение потерь в транзисторном источнике тока достигается за счет подключения его к основной секции 19 управляющей обмотки,При открытом силовом транзисторе диодный фиксатор 14 находится под обратным смещением за счет управляющей обмотки 11 и не влияет на работу силового транзистора,Ток, протекающий через силовой транзистор, создает на резистивном датчике 13 тока падение напряжения, приложенного к управляющему выводу тиристора 18, но не приводящее к открыванию тиристора при номинальных токах силового транзистора. При повышении тока коллектора силового транзистора выше определенной величины, а также в случае воздействия сигнала с узла 8 стабилизации выходного напряжения, тиристор 18 откр ы ва ется и нап ря жение выключающей обмотки 17 прикладывается встречно напряжению основной секции 19 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 управляющей обмотки,.а также запирающей полярностью прикладывается к быстродействующему диоду 10 и базовомуэмиттерному переходу открытого силовоготранзистора, Поскольку время восстановления обратного сопротивления быстродействующего диода меньше временирассасывания неосновных носителей в базесилового транзистора, быстродействующийдиод закрывается, прерывая тем самым токэмиттера силового транзистора, Если в регуляторе-ограничителе 12 тока базы использовался транзисторный источник 21 тока, топри срабатывании коммутирующего узла12, выключение транзисторного источникатока осуществляется через шунтирующийдиод 23,После закрывания быстродействующего диода коллекторный ток силового транзистора переключается в его базовую цепь испособствует форсированному рассасыванию неосновных носителей и запиранию баэо-коллекторного перехода, Происходитсмена полярностей напряжения на обмотках, ЭДС управляющей обмотки прикладывается запирающей полярностью кбыстродействующему диоду, причем дополнительная секция 20 управляющей обмоткисоздает дополнительный запирающий потенциал.Окончательный спад коллекторного тока и протекание обратного коллекторноготока закрытого силового транзистора осуществляется через диодный фиксатор 14.Закрытое состояние транзисторного источника 21 тока поддерживается за счет обратного смещения его базоэмиттерногоперехода,Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить эмиттерн;, юкоммутацию силового транзистора с использованием диода без применения дополнительных высокочастотных транзисторных ключей, повысить надежность. упростить схему, снизить потери на выключение,повысить диапазон рабочих частот за счеткомбинированного использования методовпропорционально-токового управления иэмиттерной коммутации, увеличить КПДпреобразователя, осуществить эффективное регулирование и защиту, исключить явление вторичного пробоя, расширитьобласть безопасной работы силового транзистора вплоть до предельных значений напряжения ОкбФормула изобретения1, Преобразователь напряжения, содержащий входной выпрямитель с фильтром,первичную обмотку силового трансформатора. соединенную первым выводом с положительным выводом входного выпрямителя, силовой транзистор, соединенный коллектором с другим выводом первичной обмотки, датчик тока силового транзистора, узел запуска, соединенный с базой силового транзистора, вторичную обмотку силового трансформатора через выходной выпрямитель с фильтром, подключенную к выходным выводам, подсоединенным к входу узла стабилизации выходного напряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД, в него введены быстродействующий диод, анодом подключенный к эмиттеру силового транзистора, а катодом - к цепи управляющей обмотки, включенной последовательно с датчиком тока, встречно по отношению к первичной обмотке, регулятор-ограничитель тока базы, шунтирующий базоэмиттерный переход, быстродействующий диод и цепь управляющей обмотки, диодный фиксатор из нескольких последовательно соединенных диодов, число которых выбрано из условия обеспечения смещения базоэмиттерного перехода силового транзистора при включении, включенный между базой силового транзистора и отрицательным выводом входного выпрямителя, коммутирующий узел, состоящий из последовательно соединенных коммутирующего диода, выключающей обмотки и тиристора, при этом анод коммутирующего диода подключен к базе силового транзи стора, при этом выключающая обмотка соединена встречно последовательно с цепью управляющей обмотки через тиристор, цепь управления которого соединена с датчиком тока и с выходом узла стабилизации.10 2. Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что для повышения быстродействия путем пропорционально-токового управления силовым транзистором, регулятор-ограничитель тока базы состоит из тран зисторного источника тока, фиксирующегодиода и шунтирующего диода, причем катод фиксирующего диода соединен с коллектором силового транзистора, катод шунтирующего диода соединен с катодом 20 коммутирующего диода, аноды фиксирующего и шунтирующего диодов подсоединены к базе транзисторного источника тока,3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л и 25 ч а ю щ и й с я тем, что для уменьшения потерь, цепь управляющей обмотки состоит из двух секций: основной и дополнительной,между которыми включен датчик тока,.Мус орр аказ 2293 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101