Преобразователь постоянного напряжения

(21) 4273 (22) 180 (46) 070 (71) Опыт ческое пр матика" (72) О,Н, (53) 62 1.1 Б5водств "Урал нно-техни- ерметавтоое приятие в ль 4,58(088,8):В ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Патент США Кф.4319315,кл. Н 02 М 3/335, 1982.Авторское свидетельство СССР У 1339804, кл. Н 02 М 3/335, 1986. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики. Цель - упроще ние путем обеспечения самовозбуждения. Преобразователь содержит две однотактные ячейки на силовых транзисторах 1 и 2 и общий выходной двух стержневой трансформатор 6 с двумя группами первичных и вторичных обмоток при размещении каждой группына отдельном стержне. Емкостныеветви Ь-Стрехполюсников 3 связаны с точками соединения силовыхтранзисторов 1 и 2 с первичными обмотками выходного трансформатора 6.Преобразователь содержит также дваэлемента положительной обратной связи - управляющий трансформатор 5и трансформатор тока 4, первичныеобмотки 4.1 которого включены последовательно с конденсатором 9. Насыщение сердечника управляющего трансформатора 5 в каждом полупериоде выключает соответствующий силовойтранзистор 1 или 2, а начало егозапирания, благодаря трансформатору тока, форсированно включает другой силовой транзистор 1 или обеспечивает переключение транзисторов сминимальной паузой, В варианте выполнения две другие первичные обмотки 4,3 трансформатора 4 включены14571.1 5 в силовые цепи силовых транзисторов1 и 2, а дополнительная управляющаяобмотка транзистора 4 поочередно коммутируется дополнительными управляющими транзисторами, управляемымиот дополнительной обмотки 5.3 транс 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов системах вторичного электропитанияи автоматики.Цель изобретения - упрощение путем обеспечения самовозбуждения.На фиг.1 и 2 показана. схема предлагаемого преобразователя при параллельном и последовательном включенияхвходов, составляющих его ячеек; нафиг.3 - то же, с токовой обратнойсвязью,Преобразователь постоянного напряжения (фиг,1) содержит две однотактные ячейки на силовых транзисторах1 и 2, узел 3 ограничения скоростинарастания напряжения на силовыхтранзисторах трансформатор 4 тока,управляющий трансформатор 5, выходной трансформатор 6, выполненныйна общем для обеих, ячеек двухстержневом магнитопроводе с соответствующимразмещением на этих стержнях его обмоток двух ячеек 6. 1, 6.3 и 6.2,6.4,Цепи размагничивания образованыразмагничивающими обмотками 6,5 и6.6, расположенными на соответствующих стержнях, и диодами 7 и 8, черезкоторые эти обмотки подсоединенык первому входному выводу, причемдругие концы обмоток объединены иподключены к второму входному выводу. Однотактные ячейки входами включены параллельно, коллекторы транзисторов 1 и 2 через первичные обмотки 6.1 и 6.2 подсоединены к первомувходному выводу, а эмиттеры соединены с вторым входным выводом преобразователя.Узел 3 ограничения скорости нарастания напряжения выполнен из двух идентичных ЕСЭ-трехполюсниках, каждый из которых состоит из конденсаформатора 5. Это повышает КПД преобразователя в широком диапазоне нагрузок, Показаны варианты включения однотактных ячеек по входу как па. раллельно, так и последовательно, 3 з,п. Ф-лы, 3 ил. 2тора 9, диодной цепочки 10 и 11 дляего перезаряда и дросселя 12.Трансформатор 4 тока имеет двепервичные обмотки 4.1, выключенныепоследовательно в емкостные ветви 9трехполюсников 3,Вторичная обмотка 4,2 включена вбазовые цепи силовых транзисторов1 и 2,10 Управляющий трансформатор 5 подключен через резистор 13 в выходнойцепи к крайним выводам первичныхобмоток 6.1 и 6.2. Вторичная обмотка 5.2 подключена к базам транзисто 15 ров 1 и 2 через резистор 14.Пунктиром показаны цепь самозапуска в виде резистора, включенногомежду первым входным выводом и базой транзистора 1, и резистор, вклю 20 ченный в целях симметрирования намагничивающего тока между выводом вторичной обмотки 4,2 и базой ключа 2,На фиг,2 показана схема предлагаемого преобразователя с последова 25 тельным входом одинаковых ячеек - свключением на входе емкостного делителя напряжения.Цепи размагничивания в этой схемеобразованы рекуперационными диода 30 ми 7 и 8, включенными соответственномежду вторым входным выводом и промежуточным отводом обмотки 6.1 и первым входным выводом и промежуточнымотводом обмотки 6,2, Диодные ветви3510-11 трехполюсников узла 3 подключены каждая через свой дроссель 12 ксредней точке входного делителя напряжения, Трансформатор 4 тока имеет две вторичные обмотки 4,2, включенные между базой и эмиттером транзисторов 1 и 2,Пусковая цепь в этой схеме представлена дополнительной обмоткой30 40 з1457трансформатора 4 (показана пунктиром),Управляющий трансформатор 5 вэтом преобразователе подключен пер 5вичной обмоткой к дополнительным обмоткам 6.7 и 6.8 выходного трансформатора 6,Вариант преобразователя по фиг.Здополнительно содержит управляющиетранзисторы 15 и 16, эмиттеры которых соединены, форсирующую цепочку17-18 и диоды 19 и 20, включенныев непроводящем направлении междуколлектором и эмиттером транзисторов 15 и 16 соответственно, а такжебалластный резистор 2 1. Трансформатор тока 4 снабжен дополнительнодвумя первичными обмотками 43, включенными последовательно в силовыецепи транзисторов 1 и 2, и управляющей ,обмоткой 4.4, включенноймежду коллекторами транзисторов 15и 16, При этом трансформатор 5 снабжен дополнительной обмоткой 5.3, 25подключенной через цепочку 17-18 ибалластный резистор 21 к базамуправляющих транзисторов 15 и 16.Устройство по фиг. 1 (2, 3) работает следующим образом (дополнения к фиг.2 и 3 даны в скобках).При включенном, например, транзисторе 1 и выключенном транзисторе2 к первичной обмотке 5,1 трансформатора 5 через токоограничительныйрезистор 13 приложено выходное напряжение преобразователя, а с еговторичной обмотки 5,2 через балластный резистор 14 в базу транзиСтора1 поступает управляющий ток, поддерживающий его в открытом состоянии, В схеме по фиг.З в базу этогоже транзистора через обмотку 4,2трансформатора тока 4 втекает дополнительный ток, пропорциональный то 45ку нагрузки - току первичной обмотки 4.3 трансформатора тока. При этомуправляющий транзистор 16 открыт,а транзистор 15 закрыт, цепь управляющей обмотки 4,4 разомкнута, Привходе сердечника трансформатора 5 в50насьпцение напряжение на его вторичной обмотке (вторичных обмотках)5.2 (5.3) падает практически до нуля.В базах управляющих транзисторов всхеме по фиг,З из-за наличия форсирующей цепочки 17-18 реверсируетсяуправляющий ток, транзистор 16 закрывается, а 15 открывается, шунтируя 1154управляющую обмотку 4,4 трансформа-тора 4 тока. Цепь базы транзистора1 обесточивается - начинается этапрассасывания заряда базы, При выходе транзистора 1 из насьпцения токпервичной обмотки 6,1 выходного тран-.сформатора, ответвляясь в конденсатор9 узла 3, обтекает первичную обмот -ку 4,1 трансформатора 4 тока, а токдополнительной первичной обмотки 4.3того же трансформатора тока начи-нает уменьшаться. Ток вторичной обмотки 4.2 трансформатора тока 4 Форсированно выключает транзистор 1 ивключает транзистор 2. Выходное напряжение преобразователя меняет знак,трансформатор 5 выходит из насьпценияи на его вторичной обмотке (вторичных обмотках) 5.2 появляется напряжение, поддерживающее включенноесостояние тразистора 2 и выключенное - транзистора 1. Ток вторичнойобмотки 4.2 трансформатора тока всхеме по фиг.З при этом также изменяет знак (транзистор 15 открыт,транзистор 16 закрыт) и втекает вбазу того же транзистора 2, обеспечивая ток управления, пропорциональный нагрузке преобразователя. Припоследующем насьпцении сердечникатрансформатора 5 процесс повторяется.Таким образом, очередное включение каждого силового транзистора про.изводится по началу выключения другого, что и обеспечивает минимальные провалы при выпрямленном напряжении и позволяет тем самым минимизировать .выходные фильтры вторичныхвыпрямителей,Скорость нарастания напряжения натранзисторах 1 и 2 ограничиваетсяконденсаторами 9, поскольку ток размыкаемого ключа, протекающий по соот"ветствующей ему первичной обмоткевыходного трансформатора б,на времяпереходного процесса замыкается посоответствующей цепи 9-10-4.1 - источник входного напряжения.Предлагаемый преобразователь является самовозбуждающимся, т.е. несодержит внешней схемы управления,формула изобретения1, Преобразователь постоянного напряжения, содержащий две однотактные ячейки, выходы которых соединены параллельно, а входы - параллельноили последовательно, при этом каждая из ячеек содержит силовой транзистор, через который первичная обмотка выходного трансформатора подключена к входным выводам ячейки, и силовой диод, через который вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к выходным выводам ячейки, цепь размагничивания сердечника выходного трансформатора и узел ограничения скорости нарастания напряжения на силовом транзисторе с первым конденсатором, цепь которого подключена к точке соединения силового транзистора с первичной обмоткой выходного трансформатора, причем выходной трансформатор является общим для обеих ячеек, а его сердечник выполнен двухстержневым с расположением на каждом стержне первичной, вторичной и размагничивающей обмоток, принадлежащих соответствующей ячейке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения путем обеспечения самовозбуждения, введе" ны трансформатор тока с двумя основными первичными обмотками, каждая из которых включена последовательно в цепь первого конденсатора соответствующей ячейки, и управляющий трансформатор, первичная обмотка которого через первый резистор подключена к выходной цепи переменного тока преобразователя, причем вторичные обмотки трансформатора тока и управляющего трансформатора соединены с цепью управляющих входов силовых транзисторов.2, Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что при параллельном соединении входов однотактных ячеек трансформатор тока и управляющий трансформатор выполнены с одной вторичной обмоткой, включенной между базами силовых транзисторов, управляющий вход каждогоиз силовых транзисторов шунтирован 5встречно-включенным первым диодом,а цепь первичной обмотки управляю 1щего трансформатора включена междуколлекторами силовых транзисторов.3, Преобразователь по п.1, б т -л и ч а ю щ и й с я тем, что припоследовательном соединении входоводнотактных ячеек трансформатор тока и управляющий трансформатор выполнены каждый с двумя вторичными обмотками, каждая из которых подключена к управляющему входу соответствующего силового транзистора, а цепьпервичной обмотки управляющего трансформатора подключена к согласно соединенным вспомогательным обмоткамвыходного трансформатора, введеннымв каждую ячейку.4Преобразователь по п.1, о т 2 б л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, трансформатор тока снабжен двумя дополнительнымипервичными обмотками, каждая из кото-.рых включена последовательно в сиЗ 0 ловую цепь соответствующего силовоготранзистора, и обмоткой управления,включенной между коллекторами двухвведенных управляющих транзисторов,силовые и входные цепи каждого из которых шунтированы встречно-включенным вторым и третьим диодами, эмиттеры управляющих транзисторов объединены, а между их базами включенацепочка, состоящая из последовательно включенных дополнительной обмотки управляющего трансформатора, .втоторого резистора и второго конденсатора, шунтированного третьим резистором.1457115 Составитель В.Моинор А.Ворович Техред М.Ходанич Корректор С.Шекм ГКНТ СССР тн 1:, лводс;пенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. П Заказ 7488/55 Тираж 645ВНИИПИ ;о ударственного комитета по изо113035, Москва, Ж, Р Подписноетениям и открытиямская наб., д. 4/5