Преобразователь

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики. Цель - повышение КПД путем уменьшения динамических потерь при одновременномисключении сквозных токов. Преобразователь содержит узел управления и инверторную ячейку, состоящую из силовых транзисторов 1 и 2 и выходного трансформатора 4, в цепь вспомогательных обмоток 10, 11 которого включены последовательные цепочки из диодов 14, 15, 18, 19, резисторов 12, 13 и конденсаторов 16, 17. При отпирании, например, силового транзистора 1 происходит заряд конденсатора 16. После смены сигнала управления на входе силового транзистора 1 происходит разряд конденсатора 16, в результате чего силовой транзистор 1 форсированно запирается. 2 ил.'.1S /«• ' i2 ^.^^^^слс-й--!-^-^^20СА) О Os

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (st)s Н 02 М 7/538

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

18 gr p (21) 4790349/07 (22) 13.02.90 (461 15.02.92. Бюл, М 6 (75) И.А. Фокин (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 251021, кл. Н 02 М 3/335, 1968.

Заявка Японии М 55-13515, кл. Н 02 М 7/537, 1980, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики, Цель — повышение КПД путем-уменьшения динамических потерь при одновременном

Ы2, 1713061 А1 исключении сквозных токов. Преобразователь содержит узел управления и инверторную ячейку, состоящую из силовых транзисторов 1 и 2 и выходного трансформатора 4, в цепь вспомогательных обмоток

10, 11 которого включены последовательные цепочки из диодов 14, 15, 18, 19, резисторов 12, 13 и конденсаторов 16, 17. При отпирании, например, силового транзистора 1 происходит заряд конденсатора 16, После смены сигнала управления на входе силового транзистора 1 происходит разряд конденсатора 16, в результате чего силовой транзистор 1 форсированно запирается. 2 ил.

1713061

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики.

Известен преобразователь-стабилизатор, содержащий задающий генератор с управляющей и запираемыми обмотками, двухтактный усилитель мощности, транзисторный ключ, широтно-импульсный модулятор, силовые и вспомогательные транзисторы.

Однако известный преобразователь обладает пониженным КПД за счет динамиче" ских потерь от сквозных токов из-за затягивания времени запирания силовых транзисторов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является двухтактный преобразователь, принятый эа прототип и содержащий в каждом плече инвертора с выходным трансформатором силовой транзистор, базо-эмиттерный переход которого через базовый резистор, зашунтированный вспомогательной обмоткой выходного трансформатора с диодом, подсоединен к управляющей обмотке, в котором устранение сквозных токов достигается задержкой отпирания одного силового транзистора на время, необходимое для запирания другого, путем компенсации напряжения возбуждения напряжением вспомогательной обмотки выходного трансформатора, включенной последовательно с диодом параллельно базовому резистору. B предыдущий отпиранию полупериод к базе запертого транзистора прикладывается суммарное напряжение обмотки возбуждения и вспомогательной обмотки выходного трансформатора., которые оказываются включенными согласно. Причем указанный диод находится в проводящем состоянии в предыдущий отпиранию полупериод и на время, необходимое для запирания другого силового транзистора.

Однако в известном техническом решении компенсация отпирающего напряжения одного транзистора встречно приложенным напряжением вспомогательной обмотки на время, необходимое для эа, пирания другого транзистора, возможна только при равенстве напряжений на полуобмотке трансформатора возбуждения и на дополнительной обмотке выходного трансформатора. При изменении напряжения на дополнительных обмотках выходного трансформатора, например, при снижении входного напряжения первичного источника, нарушается компенсация отпирающего напряжения, что приводит к возникновению сквозного тока через не успевший запереться открытый ранее транзистор и ираемый транзистор, В,результате возтают динамические потери и снижается

5 те ус ст де

10 ко му об ди че

15 по це те со це

20 то го ва чт

25 ча ет в и в

30 н и щ н и

35 н р с т

40 и н х р

45 ч л с т

50 и к

55 с и

Цель изобретения — повышение КПД пууменьшения динамических потерь при ранении сквозных токов.

Указанная цель достигается тем, что в билизированный преобразователь, сожащий силовые транзисторы, эмиттеры орых объединены и подключены к первовходному выводу, цепь-вспомогательной отки каждого плеча через отсекающий д подсоединена к базовому резистору, еэ который базо-эмиттерный переход соединен к выходу блока управления, в ь вспомогательной обмотки последоваьно введены резистор и диод, включенный ласно с отсекающим, при этом укаэанная ь зашунтирована введенным конденсаом.

Существенным отличием предлагаемотехнического решения является форсиронное запирание силовых транзисторов, снижает динамические потери и исклют сквозные токи. B прототипе отсутствуфорсированное запирание и, кроме того, зможно возникновение сквозных токов и уменьшении входного напряжения перчного источника относительно номинальго значения, Стабилизированные еобразователи работают при изменяюХся входных напряжениях, поэтомууказане потери снижают КПД преобразователей, пользующих инверторную ячейку приведеню в прототипе.

Положительный эффект, получаемый в зультате решения поставленной цели доигается в уменьшении динамических порь и устранении сквозных токов, что вышает КПД преобразователя.

На фиг. 1 представлена принципиалья схема устройства; на фиг. 2 — временные рактеристики; а — кривая напряжения упвления; б — кривая тока, протекающего рез конденсаторы; в — кривая токдв колкторов.

Стабилизированный преобразователь держит силовые транзисторы 1 и 2, эмитры которых объединены и подключены к рвому входному выводу, коллекторы подючены к крайним выводам первичной оботки 3 выходного трансформатора 4, едкий вывод которой подключен к второу входному выводу, базы силовых транзиоров 1 и 2 подключены через резисторы 5

6 к парафазным выходам широтно-имльсного модулятора 7, общий вывод кото-, ого подключен к первому входному

ыводу. Первый вход широтно-импульсного одулятора 7 подключен к выходу задающе1713061

25

50,55 го генератора пилообразного напряжения

8, второй вход широтно-импульсного моду1 лятора 7 подключен к.выходу выпрямителя с фильтром 9. Дополнительные обмотки 10 и 11 выходного трансформатора 4 подключены через цепочки из последовательно включенных резисторов 12 и 13 и диодов 14 и 15 к конденсаторам 16 и 17, одни из выводов которых подключены к базам транзисторов 1 и 2, другие выводы подключены через диоды 18 и 19 к парафазным выходам, широтно-импульсного модулятора 7. К выпрямителю с фильтром 9 подключена нагрузка 20.

Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

Импульсы напряжений с выхода широтно-импульсного модулятора 7 прикладываются к базам силовых транзисторов 1 и 2, поочередно открывая их. Йапример, для интервала времени при напряжениях на выходе широтно-импульсного модулятора без скобок (фиг. 1) сигналом широтно-импульсного модулятора 7, отпирающим транзистор 1, обеспечивается протекание его базового тока через резистор 5. Транзистор

1 открывается и подключает верхнюю половину обмотки 3 выходного трансформатора

4 к источнику питания (фиг, 2, кривая 21). На обмотках 10 и 11 трансформатора 4 наводятся напряжения с полярностью, при которой диод 15 находится в непроводящем состоянии, а диод 14 — в проводящем, при этом за время открытого состояния транзистора 1 происходит заряд конденсатора 16 напряжением обмотки 10 трансформатора 4 через резистор 12 и проводящий диод 14 (фиг. 2, кривая 23). Напряжение на выходе широтно-импульсного модулятора 7 выбирается большим, чем напряжение на обмотке 10, поэтому диод 18 находится в . непроводящем состоянии и влияния не оказывает. Когда широтно-импульсный модулятор снимает отпирающее напряжение, напряжение на его верхнем выходе становится равным акулю, диод 18 переходит в проводящее состояние и подключает заряженный конденсатор 16, а также обмотку i0 через цепочку из резистора 12 и диода 14 к переходу база-эмиттер транзистора 1. Конденсатор 16 разряжается на резистор 5 и эмиттерный переход транзистора 1, вызывая его форсированное запирание отрицательным напряжением относительно эмиттера (фиг. 2, нижняя часть кривой 23). После запирания транзистора 1 напряжение на обмотке 10 уменьшается, диод 14 переходит в непроводящее состояние. В следующий полупериод открывается транзистор 2 через резистор 6 положительным напряжением с нижнего выхода широтно-импульсного модулятора 7 (фиг. 2, кривая 22), происходит заряд конденсатора 17 через резистор 13 и диод 15 (фиг. 2, верхняя часть кривой 24) и, при снятии отпирающего импульса с нижнего выхода широтно-импульсного модулятора 7, происходит запирание транзистора 2 через диод 19 отрицательным относительно эмиттера напряжением заряженного конденсатора 17 и отрицательным напряжением обмотки 11 трансформатора 4 через резистор 13 и проводящий диод 15 (фиг. 2, нижняя часть кривой 24). Эпюра 25 соответствует току в цепи коллектора транзистора

1 и эпюра 26 — току транзистора 2. Штриховыми линиями изображены эпюры при меньшей длительности напряжений на выходе широтно-импульсного модулятора, Таким образом, в предлагаемом техническом решении осуществляется форсированное запирание силовых транзисторов, что уменьшает динамические потери и исключает возникновение сквозных токов, что в конечном итоге, повышает КПД стабилизированного преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь с выходным трансформатором постоянного напряжения, выполненный по схеме двухтактного инвертора, цепь вспомогательной обмотки каждого плеча которого через отсекающий диод подсоединена к базовому резистору, через который база-эмиттерный переход силового транзистора подсоединен к выходу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения динамических потерь при одновременном устранении сквозных токов, в цепь вспомогательной обмотки последовательно введены резистор и диод, включенный согласно с отсекающим, при этом указанная цепь зашунтирована конденсатором.

50

Составитель И,Фокин

Техред M,Moðãåíòàë Коррект Л.Патай

Редактор М,Товтин

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 542 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5