Двухтактный преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (11) (s()s Н 02 M 7/538

ГОСУДАРСТВЕН (ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 . I (21) 4619340/О7 — .: вение надежности путем упрощения конст(22) 14Л2;88 ..- .: . рукции трансформатора; Устр-во. содержит (46) 23.62.92,Бел,М 7 . .. переключающие. транзисторы 1., 2, транс-, (71) Куйбыеевский институт инженеров же-: форматор; магнитоправод которого:выполлезнодорожноготранспорта им. М.Т,Елиза- нен на двух сердечниках,. на. каждом из

: poia: .. ::;: .. которых расположены. включенные встреч(72) В.Т.Бар Иац) и 8.8.Сазонов-,:: :. но-последовательно сигиальные обмотки 4 (53) 621,314.058(088.8), .: ...: и 5. Две первичные, - вторичная, и -базовая

{56) Эле«тронная темни«а е автоматике./йод обмотки оказывают-оба сердечника трансред. Ю;И..Конева.— М,: Радио и.связь, 1976, форматора 3. Ayie работе преобразователя вып. 16,:с. 122-124, рис. 1..: .: .: -:: вследствьщ нвзначиялвного.фэзр а a„

Датемт GAIA -::: .: .:, ", нитных параметров сердечников даже одноМ 3641428;кл. H62M3I32,17.11;76, . - го типоразмера происходит насыщение

Авто ее свидетельстве СССР .:; : только одного ве сердечников. При этом с

Ь 408439,:кл.. Й 62 И 7/538, 15, 1.1.7т. ..: сигнальной обмот«и, ненасыщенного сер-, (54) ДВУХТАКТНЫЙ .ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ:: . дечника магнитопровода трансформатора 3 . ПОСТОЯЙИОГО:НАИРЯЖЕНИЯ: - .: . импульс напряжения постуйает на вход по- ® (57) Изобретение отнаситея к зле«тротвхни-: рогового узла 1Î, «оторый выключает ранее ке и можетбыть использована в источниках . открытый переключающий транзистор 1(2). аторичного злектфойитания; Цель — иовы- .:. 4 з.п.ф-лы, 7 ил.

М

Ю ф

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Целью изобретения является повышение надежности двухтактного преобразователя постоянного напряжения путем упрощения конструкции трансформатора, На фиг. 1 приведена электрическая схема двухтактного преобразователя постоянного напряжения без регулирования скважности выходного напряжения; на фиг.

2 — электрическая схема двухтактного преобразователя постоянного напряжения с регулируемой скважностью выходного напряжения; на фиг. 3 и 4- диаграммы напряжений на элементах схемы; на фиг. 5-7 —. примеры конструктивного выполнения трансформатора.

Двухтактный преобразователь постоян-. ного. напряжения выполнен по схеме магнитно-транзисторного автогенератора и содержит переключающие транзисторы 1 и

2 и трансформатор 3. Трансформатор выполнен на магнитопроводе из двух сердечников (фиг; 1, 2, 5); на каждом из которых расположены включенные встречно-последовательно сигнальные обмотки 4 и 5. Две первичные 6 и 7, вторичная 8 и базовая 9

-обмотки охва;-ывают оба сердечника, Базовая обмотка 9 через ограничивающие базовый ток резисторы подсоединена к базовым выводам транзисторов и 2, куда также подсоединены выходы порогового узла 10. Эмиттер-базовые переходы транзисторов 1 и 2 зашунтированы защитными диодами 11 и 12, Свободные воеводы сигнальных обмоток 4 и 5 присоединены к входу порогового узла 10. В качестве порогового узла могут использоваться, например, два встречно включенных тиристора, шунтированных диодами.

Преобразователь работает следующим образом.

За счет положительной обратной связи один из транзисторов 1 или 2 включен; а . второй выключен. При этом соответствующая первичная обмотка трансформатора 3 через открытый транзистор подключена к источнику питания. Под действием этого напряжения оба сердечника магнитопровода перемагничивается. К моменту времени ц (фиг. 3) в силу неидентичности сердечников один из них насыщается. При этом на одной сигнальной обмотке 4 или 5, расположенной на насыщающемся сердечнике, напряжение стремится к нулю, а на второй сохраняется значение напряжения, пропорциональное коэффициенту

10 трансформации между первичной и сигнальной обмотками, т.е, на включенных встречно сигнальных обмотках 4 и 5 появляется импульс напряжения (фиг. 3, диаграмма 22), который включает соответствующий тиристор порогового узла 10, который закорачивает базовый вывод открытого транзистора 1, 2, что приводит к переключению автогенератбра (фиг. 3, диаграмма 21) и выключению открытого тиристора. В следующем такте работы преобразователя процесс повторяется. Поскольку. к моменту переклю-. чения второй сердечник магнитопровода трансформатора 3 насыщен не был. то при переключении коллекторный ток переключающих транзисторов не возрастает.

В данной схеме преобразователь работает в режиме автогенерации..Однако он может быть использован, например, в ста20 билизированном преобразователе напряжения для стабилизации средневыпрям= ленного значения напряжения. Такой вари- ант устройства приведен на фиг;2, а на фиг.

4 приведены диаграммы. поясняющие работу устройства. В отличие от автогенераторного режима работы устройства пороговый узел 12 включает в себя двухтактный эадающий генератор 13, два выхода которого под. соединены к входам двух элементов 14 и 15

30 совпадения, соединенных с входами переключающих транзисторов через вспомогательные ключи 16 и 17, причем вторые входы элементов 14 и 15 совпадения подключены к выходу триггера 1S, у которого один из

35 установочных входов через формирователь

19 коротких импульсов подсоединен к выходам задающего генератора 13, а второй установочный вход подключен к выходу элемента 20 сравнения, 40 С выходов задающего генератора 13 напряжения типа меандр (фиг. 4, диаграмма

23) поступают на вход элементов 14 и 15 совпадения и на вход формирователя 19 коротких импульсов, который в начале

45 каждого такта устанавливает. триггер 18 в исходное состояние. При этом один иэ вспомогательных ключей 16 или 17 замкнут. на время половины полупериода работы задающего генератора. Например, в начальный момент замкнут ключ 17, а ключ 16 разомкнут и управляющий вход транзистора 1

50 подключен к базовой обмотке. За счет положительной обратной связи транзистор 1 включается, подключая первичную. обмотку

7 к источнику питания. Под действием на. пряжения источника питания сердечника

55 магнйтопровода трансформатора 3 перемагничиваются от индукции насыщения одного знака до индукции насыщения другого знака При этом, за счет встречного включе1714776

25

50 ния суммарное напряжение на свободных выводах последовательно соединенных сигнальных обмоток имеет низкий уровень (фиг, 4, диаграмма 24). В силу неидентичности параметров сердечников магнитопровода трансформатора 3 к моменту t> один из сердечников оказывается насыщен больше. чем второй, разность напряжений на сигнальных обмотках возрастает и становится больше порога срабатывания элемента 20 сравйейия (фиг. 4, диаграмма 26), последний срабатывает (фиг. 4, диаграмма

27). переключая триггер 18 (фиг. 4, диаграмма 25, что приводит к замыканию вспомогательного ключа 17. До конца этого такта ключ 17 находится в данном состоянии. 8 следующий полупериод работы тактового генератора будет включен транзистор 2, и процесс повторяется. Как известно, время перемагничивания сердечников магнитопровода трансформатора 3 пропорционально величине входного напряжения питания. Следовательно, при постоянной частоте работы задающего генератора 13

- скважность напряжения на вторичной обмотке 9 трансформатора.3 будет изменяться пропорционально изменению входного питающего напряжения и, следовательно, после выпрямления средняя величина выходного постоянного нап ряжения будетстабилизирована.

Следует отметить, что переключение автогенератора в силу неидентичности сердечников магнитопровода трансформатора

3 происходит а момент насыщения одного из сердечников, при этом второй сердечник ненасыщен и ток коллектора в момент выключения не возрастает. Если же магнитные параметры сердечников отличаются. незначительно, то вводят обмотку смещения,которая может быть расположена на одном или (так же, как и сигнальные обмотки 4 и 5) на двух сердечниках, либо используют для этой цели встречно соединенные сигнальные обмотки 4 и 5. В случае исполь- 45

° i эование тороидальных сердечников в трансформаторе 3, когда по технологическим, конструктивным или иным причинам

- использовать для изготовления силового трансформатора даа сердечника нецелесообразно, то используется один сердечник, разделенный на две части отверстием (фиг. 6) ° При этом встречно соединенные сигнальные обмотки 4 и 5 наматываются на обе части сердечника, разделенного отверстием. В случае, если магнитные парапет» ры обеих частей сердечника, разделенного. отверстием, одинаковы, то вводят обмотку смещения, которая может быть расположе- . на на одной части разделенного отверстием сердечника или (так же, как и сигнальные обмотки 4 и 5) нзмотана на двух частях, разделенных отверстием, либо для этой цели могут быть использованы встречно соединенные сигнальные обмотки 4 и 5, Кроме того, для подмагничивания сердечников может быть использован кзк постоянный, так и переменный ток, например через отверстие может быть пропущен один виток первичных обмоток 6 и 7 автогенератора.

К достоинствам преобразователей следует отнести воэможность использования для изготовления магнитопроаода силового трансформатора сердечников стандартных типоразмеров, что в значительной степени упрощает как конструкцию трансформатора, тзк и преобразователя в целом.

Формула изобретения

1. Двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор, первичная, вторичная и базовая обмотки которого расположены на двух сердечниках, средний вывод первичной обмотки присоединен к первому входному выводу, а крайние выводы первичной обмот-. ки соединены с вторым входным выводом через переключающие транзисторы, выводы управления которых, шунтированныа защитными диодами, соединены через резисторы с базовой обмоткой, дае сигнальные обмотки, подключенные первыми выводами к входу порогового узла, выходы которого подключены к входам управления переключающих транзисторов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения конструкции трансформатора, каждая из сигнальных обмоток расположена на отдельном сердечнике и они соединены между собой вторыми выводами встречно-последовательно.

2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч à юшийся тем; что при незначительном отличии сердечников трансформатора по магнитным параметрам вводится обмотка смещения, расположенная на одном из сердечников и присоединенная к источнику смещения.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что трансформатор выполнен на одном сердечнике, который. разделен на две части отверстием, причем, сигнальные обмотки и обмотка смещения проходятчерез отверстие и расположены на . разных частях сердечника, при этом обмотка смещения расположена на одной из частей сердечника.

4. Преобразователь по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем; что обмотка смещения

1714776 включена последовательно с первичной обмоткой.

5. Преобразователь по и. 1, о т л и ч ею шийся тем, что пороговый узел содержит двухтактный задающий генератор, выходы которого присоединены к первым входам первого и второго элементов совпадения, выходы которых соединены через первый и второй вспомогательные ключи с выходами порогового узла, а вторые входы элементов совпадения подключены к выходу триггера, первый установочный вход которого соединен через формирова-.

5 тель коротких импульсов с выходами задающего генератора, а второй установочный вход подсоединен к выходу элемента сравнения, входы которого присоединены к входам порогового узла.

В

Ю 7ФУ бала. 5, 1714776. Ф х.7 Риа.6