Преобразователь напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскикСсщиалистическикРеспублик и 1961068(22) Заявлено 190281 (21) 3248012/24-07 1 И) М. Кл. с присоединением заявки Мо Н 02 М 3/335 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54). ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры.Известен преобразователь, который состоит иэ мостового самовозбуждающего инвертора с переключающим трансформатором, на выход которого подключен выпрямитель с Фильтром.При коротком замыкании на выходе преобразователя напряжения всех обмо" ток его трансформатора становятся близкими к нулю, в результате чего транзисторы конвертора запираются. Это характерно для конвертора с относительно хорошей связью между обмотками трансформатора 1Однако в случае применения трансФорматора с относительно слабой связью между обмотками, что имеет место при преобразовании высокого напряжения (сотни вольт) в относительно низкое (единицы - десятки вольт), надичие короткого замыкания приводит к выходу 25 его иэ строя.Известен преобразователь, который состоит из самовозбуждающегося транзисторного иннертора с переключающим трансформатором, выпрямителя со сгла", З 0 живающим фильтром и узла защиты.узел защиты .содержит подключенный парал-лельно входу конвертора исполнительный элемейт, состоящий из последовательно соединенных резистора, дополнительной обмотки переключающего трансформатора и тиристора и узла управления, входом подключенного к выходу преобразователя, а выходом - к управляющему участку тиристора 2).При возникновении перегрузки по току, короткого замыкания или перена" пряжения на выходе преобразователя узел управления подает сигнал на управляющий участок тиристора, в результате чего последний включается, вызывая протекание тока, ограниченного резистором, от входного источника через дополнительную обмотку переключающего трансформатора, поэтому его магнитопровод насыщается, что приводит к срыву генерации инвертора.Недостаток преобразователя проявляется при использовании на его входе источника высокого постоянного напряжения (250-350 В), что имеет место при преобразовании выпрямленного напряжения проввааленной сети. В этом случае при срабатывании исполнительного элемента защиты в резисторе егосиловой цепи выделяется существенная мощность (десятки - сотни ватт).Применение с такой рассеиваемой мощностью резистора в конверторе приводит к заметному увеличению габаритных размеров и массы последнего. 5Наиболее близким по технической сущности является преобразователь,который содержит самовозбуждающийся автогенератор с переключающим трансформатором с узлом запуска одиночным 1 О импульсом, силовой выпрямитель с фильтром, блок защиты, состоящий из зла управления, входом подключенноо к выходу конвертора, и исполнительного элемента ) 3 ). 15Исполнительный элемент состоит из вспомогательного выпрямителя с емкостным фильтром, тиристора и двух транзисторОв, силовые участки которых подключены к управляющим переходам объединенных эмиттерами транзисторов инвертора, а управляющие переходы через резисторы и силовой участок тиристора - к выходу вспомогательного выпрямителя, а выход последнего к обмотке трансформатора, входящей в цепь положительной обратной связи одного из плеч, выполненных на указанных транзисторах инвертора.В данном конверторе независимо отподключения конденсатора к первич-З 0 ной обмотке его силового трансформатора при срабатывании исполнительного элемента инвертор надежно запирается, так как при одновременном закрывании двух его транзисторов,35 объединенных эмиттерами, разрывается как диагональ постоянного, так и диагональ переменного токов моста.Недостатком преобразователя является то, что используемый исполни тельный элемент защиты применим только в таком двухтактном инверторе, транзисторы которого объединены по эмиттерным выводам. Но в устройствах электропитания широко применяются самовозбуждающиеся .двухтактные инрерторы, эмиттеры транзисторов которых находятся под высоким потенциалом относительно друг друга, например, самовозбуждающийся полумостовой инвертор, двухтактный инвертор, транзисторы которого объединены коллекторами;Прставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий двухтактный транзисторно-трансформаторный самовозбуждающийся инвертор с переключающим трансформатором и узлом запуска одиночным импульсом, силовой выпрямитель с фильтром и блок защиты, который состоит из узла уп- . 60 равления, входом подключенного к выходным выводам и исполнительного элемента на двух транзисторах и вспомогательным однополупериодом выпрямителе с конденсаторным выходом, под-65 ключенным к обмотке положительной обратной связи переключающего трансформатора, подключенной к управляющему переходу транзистора инвертора, при этом база этого транзистора соединена с коллектором первого транзистора исполнительного элемента, эмиттер которого подключен к соответствующему выводу вспомогательного выпрямителя и первому выводу делителя напряжения, второй вывод которого соединен с первым входным выводом узла управления блока защиты, а средняя точка делителя подключена к базе этого транзистора, введены оптронный тиристор и второй, аналогичный первому вспомогательный выпрямитель, подключенный к второй обмотке положительной обратной связи коммутирующего трансформатора,связаиной. с вторым транзистором инвертора, при этом база этого транзистора соединена с коллектором втоюго упомянутого транзистора исполнительного элемента, эмиттер подключен к соответствующему выводу второго вспомогательного выпрямителя а база - к средней точке дополнительного резистивного делителя напряжения, подключенного к выводам второго вспомогательного выпрямителя через силовой переход тиристорного оптрона, причем второй вывод узла управления соединен с вторым выводом первого вспомогательного выпрямителя через управляющий переход этого оптрона.В случае, когда полярность потенциальных выходов вспомогательных выпрямителей противоположна полярности напряжения на управляющих переходах, поддерживающей транзисторы инвертора в открытом состоянии, коллекторы транзисторов исполнительного элемента подключены к соответствующим базам тиристоров инвертора через дополнительные резисторы.На фиг, 1 приведен вариант функциональной схемы преобразователя,когда полярность потенциальных выходов вспомогательных выпрямителей такая же, как полярность напряжения на управляющих переходах, поддерживающей транзисторы инвертора в открытом состоянии; на фиг. 2 - вариант функциональной схемы при противоположной полярности потенциальнЫх выходов вспомогательных выпрямителей; на фиг.З упрощенный вариант выполнения исполнительного элемента.Преобразователь содержит полумостовой инвертор, выполненный на транзисторах 1 и 2, переключающем трансформаторе 3 с обмотками 4 и 5 положительной обратной связи, силовой трансформатор б, к выходу которого подключен выпрямитель с фильтром 7, узел 8 запуска, устройство зашиты,состоящее из узла 9 управления с оптроном 10 на его выходе и исполнительного элементавыполненного на транзисторах 11 и 12 с резистивными делителями напряжения 13-16, подключенными к выходам вспомогательных выпрямителей 17 и 18 с емкостными фильтрами 19 и, 20 через переходы тиристор- ного оптрона 21.Коллекторы транзисторов 11 и12 подключены к базам транзисторов 101 и 2 через .резисторы 22 и 23(фиг, 2).Преобразователь работает следующим образом.При отсутствии аварийной ситуации 15на выходе конденсатора 19 и 20. заряжены через диоды 17 и 18 до амплитудных значений напряжений обмоток 4 и5 соответственно, оптрон 10 заперт,поэтому в запертом состоянии находят Ося гиристорный оптрон 21 и транзисторы 11 и 12 исполнительного элемента,следовательно, устройство защиты невлияет на работу конвертора.В момент возникновения перенапряжения или перегрузки по току на выходе конвертора, в узле 9 управлениявозникает сигнал, включающий оптрон10, который замыкает цепь: выходвспомогательного выпрямителя 20светодиод оптрона 21 - резистор 15змиттерный переход транзистора 12,включается фототиристор оптрона 21,вызывая ток от вспомогательного выпрямителя 17 через резистор 13 иэмиттерный переход транзистора 11. в То есть включение оптрона 10 вызывает одновременное отпирание транзисторов 11 и 12, которые одновременно шунтируют управляющие переходы транзисторов 1 и 2, в результате чего 40срывается генерация инвертора.Далее после разряда конденсаторов19 и 20 запираются оптроны 10 и 21 итранзисторы 11 и 12. В таком состоянии конвертор может находиться сколько угодно долго, так как для возобновления его работы необходимо от"включить входное напряжение и повторно его включить, ибо импульс запуска от генератора 8 поступает один раз 50после включения входного напряжения.Для надежного срыва генерации инвертора необходимо выполнить условиеР С 9 йСо ъ 3 Т, т.е. С 93 Т 55К .Особенностью данного варианта пре.образователя является то, что напря" жение насыщений силового участка транзисторов 11 и 12 должно быть сущест венно меньше прямого напряжения управ-ляющего перехода транзисторов 1 и 2.В варианте преобразователя, представленном на фиг. 2, исключено этотребование к напряжейию насыщения фЯ транзисторов 11 и 12, что достигается изменением в каждом плече инвертора полярности выходного напряжения вспомогательного выпрямителя.В данном варианте емкость каждого конденсатора определяется из соотношения С 9 = С ЪЗТяо РВ варианте преобразователя, изображенного на фиг. 3, не используются транзисторы исполнительного элемента.Здесь включение оптрона 10 узла 9 управления приводит к подключению через резистор 23 и управляющий переход оптрона 21 выхода вспомогательного выпрямителя 18 к управляющему переходу транзистора 2. Возникающий в этой цепи импульс тока вызывает запирание указанного транзистора и вклю чение силового перехода оптрона 21. Последний аналогичным образом вызывает запирающий импульс тока в цепи управления транзистора 1, в результате происходит надежный срыв генерации инвертора.Основное достоинство этого варианта конвертора - это весьма простая схема исполнительного элемента защиты. Однако для ее реализации требуются оптроны, способные выдерживать одинаковой амплитуды импульсы тока ъ во входной и выходной его цепях,причем величина ее должна быть в 15 - 20 раз больше, чем в рассмотренных выше вариантах. Величина емкости конденсаторов Фильтров вспомогательных выпря-, Мителей должна быть такой же,как и в варианте по фиг. 2.Использование вновь введенных элементов - транзистора, оптрона и вспомогательного выпрямителя с емкостным фильтром выгодно отличает предлагаемый конвертор от известного, так как.повышена надежность работы его узла защиты.Формула изобретения1. Преобразователь напряжения, содержащий двухтактный тоанзисторнотрансформаторный самовозбуждающийся инвертор с переключающим трансформатором и узлом запуска одиночным импульсом, силовой выпрямитель с Фильтром и блок защиты, который состоит из узла управления, вводом подключенного к выходным выводам, и исполнительного элемента на двух транзисторах и вспомогательном однополупериодном выпрямителе с конденсаторным выходом, подключенным к обмотке Подожительной обратной связи переключающего трансформатора, подключенной к управляющему переХоду транзистора инвертора, при этом база этоготранзистора соединена с коллектором первого транзистора исполнительного ,элемента, эмиттер которого подключен .к соответствуюЩему выводу вспомогательного выпрямителя и первому выводу первого резистивного делителя напряжения, второй вывод которого соединен с первым входным выводом узла управления блока защиты, а средняя точка делителя подключена к базе этого транзистора а также второй реэистивный децитель напряжения, о т л ич а ю щ и й с я. тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьыения надежности защиты, введены оптронный тиристор и второй, аналогичный первому вспомогательный выпрямитель, подключенный к второй обмотке положительной обратной связи коммутирующего трансформатора, связанной с вторым транзистором инвертора, при этом база этого транзистора соединена с коллектором второго упомянутого транзистора исполнительного элемента, эмиттер которого подключен к соответствующему выводу второго вспомогательного выпрямителя,а база - к средней точке второго резистивного делителя напряжения, подключенного к выводам второго вспомогательного выпрямителя через силовойпереход тирнсторного оптрона, причемвторой вывод узла управления соединенс вторым выводом первого вспомогательного выпрямителя через управляющий переход этого.оптрона,2 Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что коллекторы транзисторов исполнительногоэлемента подключены к соответствующимбазам транзисторовинвертора через15 дополнительные резисторы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Источники электропитания наполупроводниковых приборах. Под,ред.2 О С.Д. Додила, М., фСоветское радио",1969, с. 232, рис, У.5.2. Патент ФРГ Р 2217966,.кл, Н 02 Н 3/338, 1975.3. Авторское свидетельство СССРР 780112, кл. Н 02 М 3/335, 1979.