PL170922B1 - Przetwornica napięcia stałego - Google Patents

Abstract

Przetwórńica napięcia stałego, której człon mocy oparty jest na module złozonym z tranzystora kluczującego, dławika i diody zwrotnej, wyposażona w generator impulsów, znamienna tym, ze człon mocy (M) składa się z co najmniej dwóch równolegle połączonych ze sobą modułów, przy czym wyjście członu mocy (M) połączone jest ze sterującym wejściem generatora impulsów (G) o stałej częstotliwości i wypełnieniu, natomiast drugie sterujące wejście generatora (G) połączone jest z członem startu (S) przyłączonym jednym wejściem do wejścia członu mocy (M), a drugim wejściem do wyjścia członu mocy (M)

Description

Przedmiotem wynalazku jest przetwornica napięcia stałego, przeznaczona zwłaszcza do zasilania odbiorników o nieliniowej charakterystyce obciążenia, stosowanych w urządzeniach trakcji kolejowej

Ze stosowania znanajest przetwornica napięcia stałego działająca w oparciu o szeregowy stabilizator impulsowy o stałej częstotliwości Człon mocy przetwornicy składa się z tranzystora kluczującego, którego emiter-połączonyjest z dławikiem i diodą zwrotną, której anoda połączona jest z masą , zaś baza tranzystora przyłączona jest do wyjścia wzmacniacza połączonego z komparatorem. Jedno wejście komparatora przyłączone jest do wyjścia generatora napięcia liniowo narastającego, a drugie wejście przyłączone jest do regulatora napięcia

Znana ze stosowania przetwornica napięcia stałego działająca w oparciu o szeregowy stabilizator impulsowy o stałym czasie trwania impulsu ma układ taki sam, różniący się tylko budową układu generacji impulsów Jest on utworzony z generatora o sterowanym nachyleniu, którego wejście dołączone jest do regulatora napięcia połączonego z wyjściowym filtrem, a wyjście połączone jest z komparatorem, drugim wejściem dołączonym do napięcia odniesienia Wyjście komparatora połączone jest z wzmacniaczem poprzez człon przetwarzania zbocza impulsu na impuls o stałym czasie trwania

Niedogodnością przetwornic znanych ze stosowania są duze gabaryty obwodu magnetycznego członu mocy, wysoka temperatura pracy jego elementów półprzewodnikowych i narażenie na przebicia wtórne z powodu znacznej wartości natężenia prądu przełączanego przez tranzystor

Wynalazek dotyczy przetwornicy napięcia stałego, której człon mocy oparty jest na module złozonym z tranzystora kluczującego, dławika i diody zwrotnej, wyposażonej w generator impulsów Istota wynalazku polega na tym, ze człon mocy składa się z co najmniej dwóch równolegle połączonych ze sobą modułów, przy czym wyjście członu mocy połączone jest ze sterującym wejściem generatora impulsów o stałej częstotliwości i wypełnieniu, natomiast drugie sterujące wejście generatora połączone jest z członem startu, przyłączonym jednym wejściem do wejścia członu mocy, a drugim wejściem do wyjścia tegoż członu

Korzystne jest, gdy generator impulsów jest zbudowany na pojedynczym układzie scalonym utworzonym w oparciu o elementy bierne RC, wyposażonym dodatkowo w sterujący tranzystor, którego kolektor połączony jest z komparatorem układu scalonego, emiter

170 922 przyłączony jest do masy, a baza połączona jest z członem zadawania wartości napięcia wyjściowego

Dzięki równoległemu połączeniu co najmniej dwóch modułów, stanowiących człony mocy, uzyskuje się wyzsze moce wyjściowe, przy mniejszych gabarytach i kosztach w przetwornicy zgodnej z wynalazkiem, w porównaniu do znanych przetwornic Gabaryty łączne dławików dla równoległego połączenia dwóch modułów mogą być, w zależności od prądów wyjściowych, około 2,5 raza mniejsze od pojedynczego dławika. Ponadto koszt jednego dużego rdzenia ferrytowego przewyzsza koszt dwóch mniejszych rdzeni, ze względu na trudności technologiczne wykonania Dzięki połączeniu równoległemu modułów tranzystor mocy dławik, eliminuje się straty mocy na rezystorach wyrównawczych, stosowanych w znanych rozwiązaniach, przy równoległym łączeniu tranzystorów. Zastosowane do pracy równoległej tranzystory mocy mogą pracować przy mniejszym prądzie w stosunku do prądu dopuszczalnego. Pracują tym samym przy mniejszej temperaturze i mniejszych udarach prądowych, co minimalizuje efekt zmęczenia cieplnego oraz zmniejsza podatność na przebicie wtórne, zwiększając niezawodność urządzenia i podnosząc sprawność przetwarzania energii Rozwiązanie generatora impulsów sterujących zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się prostotą i niezawodnością oraz małym poborem prądu, co umożliwia jego zasilanie z napięcia wejściowego przetwornicy na czas startu Łączy ono w sobie funkcje generatora impulsów o stałym czasie trwania, modulatora położenia impulsu oraz komparatora, porównującego napięcie wyjściowe z zadanym W układzie generatora może być zastosowany znany układ czasowy skompensowany temperaturowo i czasowo, co zapewnia stabilne sterowanie elementami mocy

Przedmiot wynalazkujest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy całego układu, a fig. 2 schemat generatora impulsów

Przykładowe rozwiązanie dotyczy przetwornicy napięcia stałego z wartości wyższej na niższą, to jest 110/24 V, przeznaczonej do zasilania żarówki halogenowej reflektora pojazdu trakcyjnego, o napięciu pokładowym 110 V.

Wejście układu połączone jest z przeciwprzepięciowym filtrem F, połączonym z członem mocy M Wyjście członu mocy M połączone jest z kondensatorem C. Człon mocy M zbudowany jest z dwóch modułów, pierwszego utworzonego z tranzystora kluczującego K1, dławika L1 i diody zwrotnej D1 i równolegle dołączonego drugiego modułu utworzonego z tranzystora kluczującego K₂, dławika L21 diody zwrotnej D2. Bazy tranzystorów K1, K2 połączone są z wyjściem wzmacniacza W, połączonego z wejściem członu mocy M oraz innym wejściem przyłączonego do wyjścia generatora impulsów G W układzie przetwornicy znajduje się człon startu S, włączony jednym wejściem na wejście członu mocy M, a drugim wejściem na jego wyjście Wyjście członu startu S połączone jest ze sterującym wejściem generatora impulsów G Drugie sterujące wejście generatora impulsów połączonejest bezpośrednio z wyjściem członu mocy M Trzecie sterujące wejście generatora impulsów G połączone jest z wyjściem członu mocy M za pośrednictwem pętli złożonej z rezystorów R1, R2, między którymi znajduje się przełącznik P Układ przetwornicy wyposażony jest w człon blokady zwarciowej Z, połączony z wejściem wzmacniacza W

Generator impulsów G zbudowany jest z pojedynczego układu scalonego US z elementem biernym RC 1 dodatkowym tranzystorem T Kolektor tranzystora T połączony jest z komparatorem układu scalonego US, emiter przyłączony jest do masy, a baza połączona jest z członem ZN zadawania wartości napięcia wyjściowego.

Działanie przetwornicy jest następujące Po załączeniu napięcia wejściowego przez układ startu S, zostaje uruchomiony generator impulsów G Po pojawieniu się napięcia na wyjściu przetwornicy człon startu S przełącza zasilanie generatora G na napięcie wyjściowe Impuls z generatora G sterowanego napięciem wyjściowym załącza poprzez wzmacmacz W tranzystory K1, K2 na stały okres czasu Prąd ze źródła zasilania płynie do obciążenia przez tranzystory K1, K2, dławiki L1 i L2, narastając w nich liniowo. Po wyłączeniu tranzystorów K1, K2 przez resztę okresu nagromadzona energia w dławikach L1, L2 powoduje przepływ prądu do obciążenia przez

170 922 diody Di, D2 Przy określonym obciążeniu 1 wartości napięcia zasilającego ustala się taka wartość częstotliwości załączania tranzystorów, że napięcie wyjściowe ma wartość znamionową Zmiana napięcia wejściowego lub obciążenia powoduje zmianę częstotliwości załączeń tranzystorów Skokowej zmiany napięcia wyjściowego przetwornicy dokonuje się przez zmianę parametrów pętli sprzęzenia zwrotnego za pomocą przełącznika P. Blokada zwarciowa Z zabezpiecza tranzystory K1, K^w przypadku, gdy prąd wyjściowy przekroczy określoną wartość, powodując wyłączenie przetwornicy Ponowne jej załączenie jest możliwe po usunięciu przyczyny przeciążenia lub zwarcia

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1 Przetwornica napięcia stałego, której człon mocy oparty jest na module złożonym z tranzystora kluczującego, dławika i diody zwrotnej, wyposażona w generator impulsów, znamienna tym, ze człon mocy (M) składa się z co najmniej dwóch równolegle połączonych ze sobą modułów, przy czym wyjście członu mocy (M) połączone jest ze sterującym wejściem generatora impulsów (G) o stałej częstotliwości i wypełnieniu, natomiast drugie sterujące wejście generatora (G) połączone jest z członem startu (S) przyłączonym jednym wejściem do wejścia członu mocy (M), a drugim wejściem do wyjścia członu mocy (M)
2. 2 Przetwornica według zastrz. 1, znamienna tym, ze generator impulsów (G) jest zbudowany na pojedynczym układzie scalonym (US) utworzonym w oparciu o elementy bierne RC, wyposażonym dodatkowo w sterujący tranzystor (T), którego kolektor połączony jest z komparatorem układu scalonego (US), emiter przyłączony jest do masy, a baza połączona jest z członem (ZN) zadawania wartości napięcia wyjściowego