Преобразовательная ячейка
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания, инверторов, электроприводов. Устройство содержит входные выводы, к которым присоединена цепь, состоящая из двух последовательно соединенных управляемых силовых ключей 1 и 2, зашунтированных обратными диодами 3, 4, и дополнительного диода 5. Быстровосстанавливающийся диод 5 включен между силовыми ключами 1 и 2, а его электроды подсоединены через дроссели 6 и 7 к выходному выводу 8. При формировании положительной полуволны выходного напряжения ток в нагрузку течет по цепи: ключ 1 - дроссель 6 - выходной вывод 8. При запирании силового ключа 1 (закрытом ключе 2) ток нагрузки замыкается через цепь: диод 4 - диод 5 - дроссель 6 - выходной вывод 8 и диод 4 - дроссель 7 - выходной вывод 8. В режиме непрерывного тока нагрузки к моменту последующего отпирания ключа 1 диоды 4 и 5 находятся в проводящем состоянии, и при отпирании начинается процесс восстановления их блокирующих свойств. Длительность переходного процесса определяется временем восстановления диода 5, которое заведомо выбрано минимальным. Снижение длительности и величины всплесков токов, протекающих через ключи, уменьшает потери и повышает надежность работы, что является техническим результатом полезной модели. Благодаря введению дополнительного диода, обладающего минимальным временем восстановления, появилась возможность практически свести к нулю отрицательное воздействие переходных процессов в p-n переходах обратных диодов, обуславливающих длительное время их восстановления, которое могло бы спровоцировать возникновение бросков тока через силовые ключи. 1 н.п. ф-лы.
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания, инверторов, электроприводов.
Наиболее близким к полезной модели устройством является преобразовательная ячейка, используемая в схеме двухтактного преобразователя постоянного напряжения в переменное (1). Ячейка образована зашунтированными обратными диодами последовательно соединенными управляемыми силовыми ключами, которые подключены к входным выводам. В режиме непрерывных токов нагрузки через ключи (на этапах их включения) имеют место значительные броски тока, которые приводят к снижению надежности работы устройства и увеличению потерь на силовых ключах (транзисторах), т.е. понижению КПД. Данные недостатки работы устройства особенно заметны при большом количестве силовых ключей в схеме. Броски тока вызваны процессами восстановления обратных диодов. При использовании МДП - транзисторов, в конструкции которых объективно присутствуют «паразитные» обратные диоды с большим временем восстановления, вышеперечисленные недостатки еще более усугубляются.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение надежности работы устройства и повышение КПД путем снижения бросков тока через силовые ключи.
Технический результат достигается за счет того, что преобразовательная ячейка содержит входные выводы, к которым присоединена цепь, состоящая из двух последовательно соединенных и зашунтированных обратными диодами управляемых силовых ключей, между которыми включен быстровосстанавливающийся дополнительный диод, электроды которого соединены через дроссели с выходным выводом, причем катод дополнительного диода подключен к силовому ключу, непосредственно, связанному с положительным входным выводом, а анод - к силовому ключу, связанному с отрицательным входным выводом.
На чертеже представлена схема преобразовательной ячейки.
Устройство содержит входные выводы, к которым присоединена цепь, состоящая из двух последовательно соединенных управляемых силовых ключей 1 и 2, зашунтированных обратными диодами 3, 4, и дополнительного диода 5. Быстровосстанавливающийся дополнительный диод 5 включен между силовыми ключами 1 и 2, при этом его электроды (анод и катод) подсоединены через соответствующие дрооссли 6 и 7 квыходному выводу 8. Катод дополнительного диода 5 подключен к силовому ключу 1, непосредственно связанному с положительным входным выводом, а анод - к силовому ключу 2, связанному с отрицательным входным выводом.
Устройство работает следующим образом.
При подключении ячейки к источнику постоянного напряжения блок управления формирует противофазные сигналы, поочередно отпирающие ключи 1 и 2,которые замыкают цепи для протекания тока нагрузки.
При формировании положительной полуволны выходного напряжения (открытом транзисторе 1 и закрытом транзисторе 2) ток в нагрузку течет по цепи: ключ 1 - дроссель 6 - выходной вывод 8. При запирании силового ключа 1 (закрытом ключе 2) ток нагрузки замыкается через цепь: диод 4 - диод 5 - дроссель 6 - выходной вывод 8 и диод 4 - дроссель 7 - выходной вывод 8. В режиме непрерывного тока нагрузки к моменту последующего отпирания ключа 1 диоды 4 и 5 находятся в проводящем состоянии, и при отпирании ключа 1 начинается процесс восстановления их блокирующих свойств. Длительность переходного процесса определяется временем восстановления быстродействующего диода 5, частотные параметры которого заведомо лучше частотных параметров диодов 3 и 4.
Снижение длительности и величины всплесков токов, протекающих через ключ 1, повышает надежность работы и уменьшает потери.
При формировании отрицательной полуволны выходного напряжения (открытом транзисторе 2 и закрытом транзисторе 1) процессы переключения аналогичны.
Дроссели 6 и 7 обеспечивают независимость работы диода 5 при формировании полуволн выходного напряжения, кроме того могут выполнять функции выходного фильтра.
Таким образом, благодаря введению дополнительного диода, обладающего малым временем восстановления, появилась возможность минимизировать отрицательное воздействие переходных процессов в p-n переходах обратных диодов, обуславливающих длительное время их восстановления, которое могло бы спровоцировать возникновение бросков тока через силовые ключи.
Использование данной схемы преобразовательной ячейки в мостовых схемах инверторов позволяет применять в качестве силовых ключей МДП-
транзисторы, имеющие паразитные параллельные диоды с большим временем восстановления, не прибегая к дополнительным схемотехническим мерам по нейтрализации его влияния на процессы работы силовых ключей.
Высокий КПД и надежность работы преобразовательной ячейки позволяют ей быть рекомендованной при построении схем вторичных источников электропитания, инверторов, электропроводов.
Составитель описания: Коняхин С.Ф.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания: B.C.Моин «Стабилизированные транзисторные преобразователи» М. ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1986 г., с.286, рис.8.13.
Преобразовательная ячейка, содержащая входные выводы, к которым присоединена цепь, состоящая из двух последовательно соединенных зашунтированных обратными диодами управляемых силовых ключей, между которыми включен быстровосстанавливающийся дополнительный диод, электроды которого соединены через дроссели с выходным выводом, причем катод дополнительного диода подключен к управляемому силовому ключу, непосредственно связанному с положительным входным выводом, а анод - к управляемому силовому ключу, связанному с отрицательным входным выводом.
