Двухтактный преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: в системах вторичного электропитания и автоматики. Сущность . 2 изобретения: устройство содержит силовые транзисторы 1, 2. соединенные коллекторами с первичной обмоткой 3 выходного . трансформатора 4, а эмиттерами - с первым входным выводом. Базовые резисторы 5, 6 зашунтированы обратными диодами 16, 17. В цепь вспомогательных обмоток 8, 9 включены диоды 10-13. В устройстве осуществляется форсированное запирание силовых транзисторов с одновременной автоматической защитой от сквозных токов при возбуждении от источника однополярных импульсов, что повышает КПД транзисторного инвертора. 2 йл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>э Н 02 M 7/538

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«» .„

»«»

2 (21) 4925345/07 (22) 04.04,91 (46) 23.07.93. Бюл. М.. 27 (71) Запорожский научно-исследовательский институт радиосвязи (72} И.А.Фокин и В.Д,Гулый (56) Заявка Японии 55-13515, кл, Н 02 M 7/537, 1980.

Авторское свидетельство СССР

hL 1769328, кл. Н 02 M 7/538, 1990. (54) ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: в системах вторичного .электропитания и автоматики, Сущность

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и автоматики, Целью изобретения является повышение КПД путем обеспечения автоматической безынерционной защиты от сквозных токов в сочетании с форсированным запиранием транзисторов, Укаэанная цель достигается тем, что в двухтактный преобразователь напряжения с нулевой точкой в выходном трансформаторе, имеющем две вспомогательные обмотки, одни выводы которых связаны через диоды с базовыми резисторами, через которые источник однополярных импульсов подключен к базам силовых транзисторов, введены четыре диода. два из которых шунтируют в обратном включении базовые резисторы, два других включены со гласно-последовательно с диодами в цепи других выводов указанных вспомогательных обмоток, причем точки соединения

„„Я „„ 1829099 Al изобретения; устройство содержит силовые транзисторы 1, 2, соединенные коллекторами с первичной обмоткой 3 выходного, трансформатора 4, а эмиттерами — с первым входным выводом. Базовые резисторы 5, 6 эашунтированы обратными диодами 16, 17.

В цепь вспомогательных обмоток 8, 9 включены диоды 10 — 13. В устройстве осуществляется форсированное запирание силовых транзисторов с одновременной автоматической защитой от сквозных токов при возбуждении от источника однополярных импульсов, что повышает КПД транзисторного инвертора, 2 ил. между собой этих указанных цепочек одного плеча соединены с аналогичными точками соединения диодных цепочек другого плеча.

Новым в предлагаемом преобразователе является введение первых диодов, которые в обратном направлении шунтируют базовые резисторы, введение вторых диодов, образующих с существующими диодами согласно-последовательные пары, через которые базы силовых транзисторов подключены к другим выводам вспомогательных обмоток, причем точки соединения между собой диодов этих цепочек одного плеча подключены к аналогичным точкам соединения диодов другого плеча.

По отношению к известному устройству, также имеющем в своем составе вспомога7епьные обмотки в выходном трансформаторе, подключенные через диоды к базовым резисторам, в предлагаемом изменена фаэировка этих обмоток, что при1829099 водит к изменению алгоритма работы преобразователя.

Существенным отличием является уменьшение потерь при изменении тока нагрузки, так как заа;ита автоматически отслеживает времл запирания транзистора.

Другим существенным отличием является обеспечение форсированного запирания силовых транзисторов, что также уменьшает динамические потери.

Положительный эффект достигается безынерционной автоматической защитой от сквозных токов в сочетании с форсированным запиранием силовых транзисторов, что уменьшает динамические потери по отношению к решению-прототипу, где время действия защиты фиксировано и зависит от элементов схемы, а форсированному запиранию препятствует конечное время заряда конденсаторов, шунтирующих базоэмит- 20 терные переходы силовых транзисторов. . На фиг,1 изображена принципиальная схема двухтактного инвертора; на фиг.2— временные характеристики, Двухтактный преобразователь посто- 25 янного напряжения состоит иэ силовых транзисторов 1 и 2, эмиттеры которых обьединены и подключены к первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки 3 трансформа- 30 тора 4, а базы подключены через резисторы

5, 6 к парафазным выходам генератора возбуждения 7, в качестве которого может быть использован автогенератар или широтноимпульсный модулятор. Вспомогательные 35 обмотки 8 и 9 трансформатора 4 одними концами подключены к парафазным выходам генератора возбуждения 7, другими выводами подключены через согласно-попарно включенные диоды 10 и 11, 12 и 13 к 40 базам соответствующих транзисторов 1 и 2.

Точки объединения между собой диодов 10 и 11, 12 и 13 объединены. Средний вывод первичной обмотки 3 трансформатора 4 подключен ко второму входному выводу. а 45 вторичная обмотка 14 подключена к нагрузке 15. Базовые резисторы 5 и 6 зашунтированы обратными диодами 16 и 17. Зпюры

18, 19 соответствуют напряжениям на парафазных выходах генератора возбуждения 7. 50

Эпюры 20 и 21 соответствуют напряжениям на базах транзисторов 1 и 2, а эпюра 22— напряжению на нагрузке 15.

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим 55 образом. Однополярные импульсы напряжения 18 и 19 с парафазных выходов генератора возбужденил 7 поступают через базовые резисторы 5 и 6 на базы транэисторов 1 и 2, поочередно открывая их, Предположим, полярность напряжений на выходе генератора возбуждения 7 такова, что на верхнем выходе плюс, а на нижнем выходе напряжение равно нулю. Транзистор 2 за-. крыт, а транзистор 1 открыт, и на его коллекторе присутствует низкий потенциал относительна первого входного вывода. Полярность наведенных напряжений на обмотках трансформатора изображена беэ скобок, Величина выходного напряженил генератора возбуждения 7 выбрана такой, что падение напряжения на балластном базовом резисторе 5 превышает напряжение вспомогательной обмотки 8 трансформатора 4, поэтому диоды 10 и 11 находятся в непроводлщем состоянии. Диоды 12 и 13 также находятся в непроводящем состолнии вследствие запирающей. полярности напрлженил обмотки 9, В следующий полупериод напряжение на верхнем выводе генератора возбуждения 7 становится равным нулю, причем генератор возбуждения должен поддерживать близкое к нулю напряжение в течение всего полупериода, а на нижнем выводе полвляетсл положительное напрлжение. Транзистор 1, вследствие своей инерционности, в течение промежутка времени to — t< остается в открытом состоянии, благодаря чему в течение этого промежутка сохраняются прежними также полярности напря>кений на обмотках трансформатора 4.

Диоды 10 и 11 переходят в проводящее состояние и подключают обмотку 8 трансформатора 4 к базаэмиттернаму переходу транзистора 1 в запирающей полярности, вызывая его форсированное запирание, Диод 12 также переходит в проводящее состояние и препятствует подаче отпирающего напряжения с нижнего вывода генератора возбуждения 7, которое падает на резисторе 6, что исключает отпирание транзистора

2 и возникновение сквозного тока через транзисторы 1 и 2. По истечении интервала времени а+ (фиг.2) происходит рассасываwe избыточных носителей в базе транзистора 1, он запирается, полярность напряжений на обмотках трансформатора 4 изменяется на противоположную. Диод 16 кратковременна аткрываетсл на время, необходимое длл восстановления обратных сопротивлений диодов 10 и 11, предотвращая паразитное отпирание транзистора 1, после чего транзистор 2 отпирается (промежуток времени восстановления обратных сопротивлений диодов 10 и 11 на эпюрах не показан ввиду своей малости).

В следующий полупериад процессы протекают аналогично: напряжение на нижнем выводе генератора возбуждения 7 ста1829099 новится равным нулю, диоды 12.и 1З переходят в проводящее состояние и подключают обмотку 9 трансформатора 4 к резистору 6 и базоэмиттерному переходу транзистора 2 в запирающей полярности, 5 вызывая его форсированное эапирание (интервал и-тз). Диод 10 также переходит в проводящее состояние и препятствует подаче отпирающего напряжения на базу транзистора 1, исключая воэникнрвение сквозных 10 токов, Таким образом в предлагаемом преобразователе происходит форсированное эапирание силовых транзисторов с одновременным исключением сквозных токов 15 через них, что повышает КПД.

Формула изобретения

Двухтактн ый преобразователь постоя нного напряжения, содержащий силовые 20 транзисторы, эмиттеры которых обьединены и подключены к первому входному выводу, коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которой 25 подключен к второму входному выводу, две вспомогательные обмотки выходного трансформатора, фазировка выводов которых относительно выводов первичной обмотки соответствует отрицательной обратной связи входа и выхода силового транзистора каждого плеча, связанные через первые диоды с базовыми резисторами, через которые базы силовых транзисторов подключены к управляющим выводам для подключения источника однополярных управляющих импульсов, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью повышения КПД путем защиты от сквозных токов при одновременном форсированном запирании силовых транзисторов, введены четыре диода, причем одни выводы вспомогательных обмоток выходного трансформатора подключены к управляющим выводам через базовые резисторы, эашунтированные введенными вторыми обратными диодами, а другие выводы вспомогательных обмоток соединены через цепочки из согласно последовательно включенных первых и введенных третьих обратных диодов с базами силовых транзисторов, причем точки соединения между собой этих диодов обоих плеч обьединены.

1829099

+7.2 ì2 Л

Составитель И. Фокин

Техред М.Моргентал Корректор Л. Ливоины

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улХагарина, 101

Заказ 2479 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета Ао изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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