CS209063B1 - Zapojení stabilizovaného tranzistorového střídače s galvanickým oddělením výstupu od vstupu - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu zapojení stabilizovaného tranzistorového střídače je jednoduchým způsobem dosáhnout účinné stabilizace výstupního napětí, galvanicky odděleného od napájecího napětí, při velkém rozsahu kolísání tohoto napájecího napětí, aniž by bylo nutno použít dvou výkonových stupňů nebo složitých regulačních obvodů. Tohoto se dosahuje zapojením báze prvního tranzistoru astabilního klopného obvodu na jeden ze tří vstupů komparátorů, jehož výstup je přes zesilovač připojen na vstup výkonového stupně první větve střídače, přičemž na druhý vstup komparátorů je připojeno referenční napětí a na třetí vstupkomparátoru je přes obvody záporné zpětné vazby připojeno samostatné zpětnovazební vinutí výstupního transformátoru střídače. Druhá větev střídače je zapojena stejně až na to, že první vstup jejího komparátorů je připojen na bázi druhého tranzistoru astabilního klopného obvodu.

Description

209063

Vynález se týká zapojení stabilizovaného tran-zistorového střídače s galvanickým oddělením vý-stupu od vstupu s použitím zejména u trakčníchvozidel, kde napájecí napětí kolísá ve velikémrozsahu a kde je vyžadována veliká izolační pev-nost mezi napájecím napětím a výstupem.

Dosud známá zapojení stabilizovaných střídačůjsou řešena převážně dvoustupňové, kdy v jednomstupni je napětí stabilizováno a ve druhém stupni jeměněno stejnosměrné napětí na střídavé. Vyskytu-jí se jednak zapojení, která nejdříve stabilizujístejnosměrné napájecí napětí a pak stabilizovanénapětí mění na střídavé, a jednak i taková zapojení,kde napájecí stejnosměrné napětí je nejdříveměněno na střídavé a to je pak teprve stabilizová-no. Hlavní nevýhodou obou těchto způsobů jeskutečnost, že stabilizovaný střídač obsahuje dvavýkonové stupně, které musí oba být dimenzoványna plný výkon. Dále jsou známa zapojení, obsahu-jící pouze jeden výkonový stupeň, střídač, jenž jeřízen složitými obvody, obsahujícími generátoryimpulsů, tvarovaČe pilových průběhů, invertorya celou řadu dalších obvodů. Hlavní nevýhodou |těchto zapojení je především značná složitostbudicích a stabilizačních obvodů. Předmětem vynálezu je zapojení stabilizované-ho tranzistorového střídače s galvanickým odděle-ním výstupu od vstupu, s astabilním klopnýmobvodem, jehož první odpor je zapojen mezinapáj ecí svorku astabilního klopného obvodu a bá-zi prvního tranzistoru, jehož kolektor je přes třetíodpor připojen na napájecí svorku a současně přesdruhý kondenzátor na bázi druhého tranzistoru,jehož kolektor je přes druhý odpor připojen nanapájecí svorku a současně přes první kondenzátorna bázi prvního tranzistoru, přičemž báze druhého 'tranzistoru je dále připojena přes čtvrtý odpor nanapájecí svorku a emitory prvního a druhéhotranzistoru jsou spojeny s druhou svorkou napáje-cího napětí. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ;napájecí svorka astabilního klopného obvodu jepřipojena na výstup stabilizátoru napětí, jehož !první napájecí vstup je připojen na první svorkunapájecího napětí a druhý napájecí vstup je připo-jen na druhou svorku napájecího napětí, přičemžna výstup stabilizátoru napětí je dále připojenprvní vstup prvního komparátoru a první vstupdruhého komparátoru, na jehož druhý vstup jepřipojena báze prvního tranzistoru astabilníhoklopného obvodu a na jehož třetí vstup je připojenvýstup nelineárního členu, který je současně připo-jen na třetí vstup prvního komparátoru, jehoždruhý vstup je připojen na bázi druhého tranzisto-ru astabilního klopného obvodu a jehož výstup jepřes první budicí zesilovač připojen na řídicí vstupprvního výkonového tranzistorového spínače, kte-rý je zapojen mezi jeden konec první polovinyprimárního vinutí transformátoru a druhou svorkunapájecího napětí, která je současně přes druhývýkonový tranzistorový spínač připojena na jedenkonec druhé poloviny primárního vinutí transfor-mátoru, jejíž druhý konec je připojen na druhý konec první poloviny primárního vinutí transfor-mátoru a současně na první svorku napájecíhonapětí, přičemž řídicí vstup druhého výkonovéhotranzistorového spínače je přes druhý budicí zesilo-ί vač připojen na výstup druhého komparátoru,přičemž zpětnovazební vinutí transformátoru jepřes usměrňovač, filtr a váhový člen připojeno navstup nelineárního členu a jedno nebo více sekun-dárních vinutí transformátoru jsou výstupem toho-to stabilizovaného tranzistorového střídače s galva- nickým oddělením výstupu od vstupu.

Zapojení podle vynálezu odstraňuje dosavadnínevýhody a nedostatky výše uvedené a má řadupředností oproti dřívějším systémům. Jeho hlavnívýhodou je, že zajišťuje na výstupu střídače galva-nicky oddělené, stabilizované napětí i při velkémrozsahu změn napájecího napětí při velmi jedno-duchém zapojení řídicích obvodů a s pouze jednímvýkonovým stupňem střídače. lim je dána i vysokáúčinnost střídače a vysoká spolehlivost v pro-vozu.

Zapojení podle vynálezu je zřejmé z připojené-ho vyobrazení. Na obr. 1 je znázorněno blokovéuspořádání a na obr. 2 je znázorněno uspořádáníkomparátorů.

Zapojení stabilizovaného tranzistorového stří-dače s galvanickým oddělením výstupu od vstupu; sestává ze stabilizátoru 1 napětí, astabilního klop-ného obvodu 2, který obsahuje první, druhý, třetía čtvrtý odpor 201, 202, 203 a 204, první a druhýkondenzátor 205 a 206, první a druhý tranzistor207 a 208 a napájecí svorku 209. Dále zapojení' sestává z prvního a druhého komparátoru 3 a 4,prvního a druhého budicího zesilovače 5 a 6,prvního a druhého výkonového tranzistorovéhoI spínače 7 a 8, transformátoru 9, který má první: polovinu primárního vinutí PÍ a druhou polovinuprimárního vinutí P2, první až n-té sekundárnívinutí S1 až Sn a zpětnovazební vinutí Z, dález usměrňovače 10, filtru 11, váhového členu 12,nelineárního členu 13, první svorky A napájecíhonapětí a druhé svorky B napájecího napětí. Kom-parátor 3 může být. sestaven z jednoho tranzistoru305 komparátoru 3, prvního odporu 301 kompará-toru 3, druhého odporu 302 komparátoru 3,třetího odporu 303 komparátoru, 3 a čtvrtého odporu 304 komparátoru 3.

Zapojení podle vynálezu lze z funkčního hledis-ka rozdělit na stabilizátor 1 napětí, astabilní klopnýobvod 2, dva shodné spínací kanály s modulova-ným buzením, výstupní transformátor 9 s dělenýmprimárním vinutím Pl, P2, jedním nebo vícesekundárními vinutími Sl až Sn zpětnovazebnímvinutím Z a zpětnovazební obvod. Stabilizátor 1 napětí stabilizuje napájecí napětí na stabilizova-né napětí pro napájení astabilního klopného obvo-du 2 a jako referenční napětí pro komparátory 3,4 v obou spínacích kanálech. Komparátory 3,4 v obou spínacích kanálech porovnávají součetreferenčního napětí a napětí báze vždy jednohotranzistoru 207,208 astabilního klopného obvodu 2 s napětím ze zpětnovazebního obvodu. Tím, že

Claims (2)

každý komparátor 3,4 je připojen na jiný tranzis-tor astabilního klopného obvodu 2, je zajištěnofázové posunutí průběhů v jednotlivých spínacíchkanálech. Výstup z každého komparátoru 3, 4 pozesílení v budicím zesilovači 5, 6 řídí spínánípříslušného výkonového tranzistorového spínače7,8. Výkonové tranzistorové spínače 7,8 uzavírajístřídavě průchod (proudu napájecího napětí prvnía druhou polovinou primárního vinutí Pl, P2transformátoru 9. První až n-té sekundární vinutíS1 až Sn transformátoru 9 tvoří výstup střídače.Napětí ze zpětnovazebního vinutí Z je nejdříveusměrňováno, filtrováno a přes váhový člen 12 jepřiváděno na nelineární člen 13, jehož výstup PŘEDNOST

1. Zapojení stabilizovaného tranzistorovéhostřídače s galvanickým oddělením výstupu odvstupu, s astabilním klopným obvodem, jehožprvní odpor je zapojen jedním koncem na napájecísvorku a druhým koncem na bázi prvního tranzis-toru, jehož kolektor je přes třetí odpor připojen nanapájecí svorku a současně přes druhý kondenzá-tor na bázi druhého tranzistoru, jehož kolektor jepřes druhý odpor připojen na napájecí svorkua současně přes první kondenzátor na bázi prvníhotranzistoru, přičemž báze druhého tranzistoru jepřipojena přes čtvrtý odpor na napájecí svorkua emitory prvního i druhého tranzistoru jsouspojeny na druhou svorku napájecího napětí,vyznačené tím, že napájecí svorka (209) astabilní-ho klopného obvodu (2) je připojena na výstupstabilizátoru (1) napětí, jehož první napájecí vstupje připojen ňa první svorku (A) napájecího napětía druhý napájecí vstup je připojen na druhousvorku (B) napájecího napětí, přičemž na výstupstabilizátoru (1) napětí je současně připojen prvnívstup prvního komparátoru (3) a první vstupdruhého komparátoru (4), na jehož druhý vstup jepřipojena báze prvního tranzistoru (207) astabilní-ho klopného obvodu (2) a na jehož třetí vstup jepřipojen výstup nelineárního členu (13), jenž jesoučasně připojen na třetí vstup prvního kompará-toru (3), jehož druhý vstup je připojen na bázidruhého tranzistoru (208) astabilního klopnéhoobvodu (2) a jehož výstup je přes první budicízesilovač (5) připojen na řídicí vstup prvníhovýkonového tranzistorového spínače (7), jenž jezapojen mezi jeden konec první poloviny primární-ho vinutí (Pl) transformátoru (9) a druhou svorku(B) napájecího napětí, jež je současně přes druhývýkonový tranzistorový spínač (8) připojena na / 209063 připojený na třetí vstupy komparátorů 3, 4 řídídobu sepnutí výkonových tranzistorových spínačů7, 8. Nastavením váhového členu 12 se nastavujevelikost stabilizovaného napětí na výstupu stří-dače. Výše popsané zapojení stabilizovaného tranzis-torového střídače s galvanickým oddělením výstu-pu od vstupu lze s výhodou použít zejména pronapájení nejrůznějších'obvodů trakčních vozideltam, kde še vyžaduje galvanické oddělení napáje-ných obvodů od vozové baterie, zejména pak pronapájení elektronických obvodů trakčních vozideljako trolejbusů, tramvají, lokomotiv, elektromobi-lů apod. VYNÁLEZU jeden konec druhé poloviny primárního vinutí (P2)transformátoru (9), jejíž druhý konec je připojenna , druhý konec první poloviny primárního vinutí(Pl) transformátoru (9) a současně na první svorku(A) napájecího napětí, přičemž řídicí vstup druhé-ho výkonového tranzistorového spínače (8) je přesdruhý budicí zesilovač (6) připojen na výstupdruhého komparátoru (4), přičemž zpětnovazebnívinutí (Z) transformátoru (9) je přes usměrňovač (10), filtr (11) a váhový člen (12) připojeno navstup nelineárního členu (13) a jedno nebo vícesekundárních vinutí (S1 až Sn) transformátoru (9)jsou výstupem tohoto stabilizovaného tranzistoro-vého střídače s galvanickým oddělením výstupu odvstupu.

2. Zapojení stabilizovaného tranzistorovéhostřídače s galvanickým oddělením výstupu odvstupu podle bodu 1, vyznačené tím, že kompará-tor (3) obsahuje jeden tranzistor (305) komparáto-ru (3), jehož emitor je spojen s druhou svorkou (B)napájecího napětí a jehož kolektor je přes čtvrtýodpor (304) komparátoru (3) připojen na prvnísvorku (A) napájecího napětí a na jehož bázi jsoujedním koncem připojeny první, druhý a třetíodpor (301, 302, 303) komparátoru (3), přičemždruhý konec prvního odporu (301) komparátoru (3) je prvním vstupem komparátoru (3), druhýkonec druhého odporu (302) komparátoru (3) jedruhým vstupem komparátoru (3) a druhý konectřetího odporu (303) komparátoru (3) je třetímvstupem komparátoru (3), přičemž kolektor tran-zistoru (305) komparátoru (3) je výstupem kom-parátoru (3), přičemž zapojení druhého kompará-toru (4) je shodné se zapojením komparátoru (3). 2 výkresy