PL184115B1 - Przetwornica prądu stałego na prąd stały - Google Patents

Abstract

Przetwornica prądu stałego na prąd stały za ' wierająca sterownik, którego pierwsze wejście zasilające połączone jest z zasilaczem, a wyjście połączone jest poprzez przełącznik tranzystorowy z uzwojeniem pierwotnym transformatora, którego uzwojenie wtórne poprzez zespół prostowników i filtrów połączone jest z wyjściem przetwornicy, przy czym wyjście zespołu prostowników i filtrów połączone jest poprzez układ wzmacniacza błędu i korzystnie separator z drugim wejściem sterow nika, którego trzecie wejście połączone jest z dru gim wyjściem przełącznika tranzystorowego, znamienna tym, że wyjście zespołu prostowników i filtrów (ZPF) połączone jest z wejściem detek tora napięcia (DN), którego wyjście połączone jest z wejściem układu wzmacniacza błędu (WB).

Description

Przedmiotem wynalazku jest przetwornica prądu stałego na prąd stały stosowana zwłaszcza w zasilaczach prądu stałego.

Znana jest przetwornica prądu stałego na prąd stały zawierająca sterownik zasilany z zasilacza, który stanowi źródło prądowe połączone pętlą sprzężenia zwrotnego z uzwojeniem pomocniczym transformatora. Uzwojenie pierwotne tego transformatora połączone jest z wyjściem szybkiego przełącznika tranzystorowego, którego wejście połączone jest z wyjściem sterownika. Uzwojenie wtórne transformatora połączone jest z zaciskiem wyjściowym przetwornicy poprzez zespół prostowników i filtrów, którego wyjście połączone jest także poprzez wzmacniacz błędu i separator optoelektroniczny ze sterownikiem oraz jest połączone pętlą sprzężenia zwrotnego z szybkim przełącznikiem tranzystorowym.

Wadą znanego rozwiązania jest, że z powodu niemożności jednoznacznego określenia średniego prądu przetwornicy oraz wpływu indukcyjności rozproszenia transformatora, zwłaszcza w chwili komutacji, nie jest zadawalająca ochrona przed przeciążeniem oraz praca przy dużych mocach bez powiększania rozmiarów transformatora, czy też obniżania częstotliwości pracy.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że wyjście zespołu prostowników i filtrów połączone jest z wejściem detektora napięcia, którego wyjście połączone jest z wejściem układu wzmacniacza błędu. Detektor napięcia ma zacisk wejściowy połączony z emiterem tranzystora, którego kolektor poprzez diodę połączony jest z drugim wejściem układu wzmacniacza błędu. Baza tego tranzystora połączona jest poprzez piąty rezystor z drugą diodą Zenera. Połączone końcówki piątego rezystora i drugiej diody, Zenera połączone są poprzez siódmy rezystor z drugim wyjściem zespołu prostowników i filtrów-'.

Przetwornica według wynalazku pozwala na dokładne kontrolowanie natężenia prądu wyjściowego przetwornicy i umożliwia osiągnięcie kilkakrotnie wyższych mocy wyjściowych przetwornicy, bez konieczności stosowania transformatora impulsowego o niskiej indukcyjności rozproszenia.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jest uwidoczniony schemat ideowo-blokowy przetwornicy prądu stałego na prąd stały.

184 115

Przetwornica zawiera sterownik S, którego wejście zasilające połączone jest z wyjściem zasilacza Z, zawierający tranzystor T1 np, którego kolektor poprzez pierwszy rezystor R1 i baza poprzez drugi rezystor R2 połączone są do wejścia przetwornicy WE. Emiter tranzystora T1 poprzez trzeci rezystor R3 i pierwszy kondensator C1, a - baza poprzez pierwszą diodę Zenera DZ1 połączone są z uziemieniem.

Połączone końcówki trzeciego rezystora R3 i pierwszego kondensatora C1 połączone są pętlą poprzez czwarty rezystor R4 i pierwszą diodę D1 z uzwojeniem pomocniczym transformatora T. Wyjście sterownika S połączone jest poprzez szybki przełącznik tranzystorowy PT z uzwojeniem pierwotnym tego transformatora T. Przełącznik tranzystorowy PT zawiera tranzystor połowy T2, którego baza połączona jest ze sterownikiem S, kolektor połączony jest z uzwojeniem transformatora, a emiter połączony jest z trzecim wejściem sterownika S i jest połączony z nieuziemionymi końcówkami ósmego i dziewiątego rezystorów R8, R9. Wtórne uzwojenie transformatora T połączone jest poprzez zespół prostowników i filtrów ZPT z zaciskiem wyjściowym przetwornicy WY. Wyjście zespołu przetworników i filtrów ZPT połączone jest z wejściem układu wzmacniacza błędu WB. Wyjście detektora napięcia DN połączone jest z drugim wejściem układu wzmacniacza błędu WB, a drugie wejście tego detektora połączone jest razem z pierwszym wejściem separatora optoelektronicznego SO i drugim wyjściem zespołu prostowników i filtrów ZPT. Drugie wejście tego separatora optoelektronicznego SO połączone jest z wyjściem układu wzmacniacza błędu WB, a wyjście separatora optoelektronicznego SO połączone jest z drugim wejściem sterownika S.

Detektor napięcia Dn zawiera tranzystor T3 pnp, którego emiter połączony jest z zaciskiem wejściowym detektora. Kolektor tranzystora T3 poprzez drugą diodę D2 połączony jest z drugim wejściem układu wzmacniacza błędu WB. Baza tranzystora T3 poprzez piąty rezystor RS połączona jest z drugą diodą Zenera DZ2. Połączone końcówki piątego rezystora R5 i drugiej diody Zenera DZ2, połączone są poprzez siódmy rezystor R7 z drugim wyjściem zespołu prostowników i filtrów ZPT. Wolna końcówka drugiej diody Zenera DZ2 połączona jest z uziemieniem, a kolektor tranzystora T3 połączony jest z uziemieniem poprzez szósty rezystor R6. Między bazę a emiter tranzystora T3 włączony jest drugi kondensator C2.

Szybki przełącznik tranzystorowy PT sterowany jest dyskretnym sygnałem impulsowym ze sterownika S, który jest zasilany przez zasilacz Z, będący źródłem prądowym. Napięcie zasilające sterownik S wytwarzane jest na kondensatorze C1 przez prąd z tego źródła prądowego. Poniżej pewnej granicznej wartości napięcia na kondensatorze C1 praca sterownika S jest jałowa, natomiast powyżej tej wartości granicznej praca sterownika S jest normalna, a kondensator C1 jest doładowywany z uzwojenia pomocniczego transformatora T. Praca jałowa sterownika S ma miejsce zawsze chwilę po podaniu napięcia wejściowego Uwe i może być też spowodowana osłabieniem napięcia na uzwojeniu pomocniczym transformatora T przez zwarcie lub przeciążenie przetwornicy. Napięcie na drugim wyjściu przełącznika tranzystorowego PT jest proporcjonalne do prądu tranzystora T2, przepływającego przez rezystory R8 i R9 i podawane jest na wejście sterownika S. W razie potrzeby sterownik ten powoduje szybkie, przedwczesne wyłączenie prądu tranzystora T2. Tym samym ograniczona jest energia gromadzona w rdzeniu transformatora T, oraz energia przenoszona na stronę wtórną tego transformatora. Powoduje to obniżenie średniego napięcia na wyjściach przetwornicy i napięcia zasilającego sterownik S i może spowodować przejście sterownika S, w stan pracy próbkowania. Układ ogranicza wartość prądu T2 w przełączniku tranzystorowym PT, ale także umożliwia zabezpieczenie nadprądowe przetwornicy. Gdy szybki przełącznik tranzystorowy PT jest włączony, prąd w uzwojeniu pierwotnym transformatora T, a także strumień magnetyczny w rdzeniu rośnie liniowo, zaś diody prostownicze w zespole prostowników i filtrów ZPF na wyjściu uzwojenia wtórnego transformatora T spolaryzowane są w kierunku zaporowym. Po wyłączeniu przełącznika tranzystorowego PT diody prostownicze są spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a w uzwojeniu wtórnym transformatora T pojawiają się prądy, których suma maleje liniowo, jeśli napięcie wyjściowe jest stałe. Strumień magnetyczny w rdzeniu zanika dopiero po pewnym czasie. Stabilizację napięcia wyjściowego po stronie wtórnej transformatora T zapewnia pętla sprzężenia zwrotnego, zawierająca układ wzmacniacza błędu WB i separator optoelektroniczny SO. Przez, tę pętlę napięcie podawane jest

184 115 na wejście sterownika S, który reguluje czas przewodzenia tranzystora T2 w przełączniku, regulując odpowiednio współczynnik wypełnienia prądu w uzwojeniu wtórnym transformatora T, a tym samym jego wartość średnią. Regulowany jest w ten sposób średni poziom energii transponowanej na stronę wtórną transformatora T.

Detektor napięcia jest prostym komparatorem napięciowym reagującym na spadek napięcia wyjściowego poniżej określonej wartości. Poziomem odniesienia jest napięcie na drugiej diodzie Zenera DZ2 przyłożone do bazy tranzystora T3. Podczas normalnej pracy przetwornicy tranzystor ten przewodzi prąd płynący przez rezystor R6 i utrzymuje na nim wysokie napięcie. Powoduje to, że druga dioda D2 pozostaje w stanie zaporowym i nie wpływa na pracę wzmacniacza błędu. Obniżenie napięcia wyjściowego przetwornicy powoduje spadek napięcia na emiterze tranzystora T3 i przy odpowiedniej wartości tego napięcia następuje obniżenie napięcia na kolektorze, a poprzez drugą diodę D2 spada napięcie na wejściu wzmacniacza błędu. Układ wzmacniacz błędu WB, będący w pętli sprzężenia zwrotnego regulacji napięcia przetwornicy spowoduje dalszy wyraźny spadek napięcia wyjściowego, aż do przerwania normalnej pracy sterownika. Pozwala to na zabezpieczenie przetwornicy przed przeciążeniem. Następujący w tym wypadku cykl próbkowania może się powieść w przypadku gdy rezystancja obciążająca zasilacz zwiększy się do odpowiednio dużej wartości.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przetwornica prądu stałego na prąd stały zawierająca sterownik, którego pierwsze wejście zasilające połączone jest z zasilaczem, a wyjście połączone jest poprzez przełącznik tranzystorowy z uzwojeniem pierwotnym transformatora, którego uzwojenie wtórne poprzez zespół prostowników i filtrów połączone jest z wyjściem przetwornicy, przy czym wyjście zespołu prostowników i filtrów połączone jest poprzez układ wzmacniacza błędu i korzystnie separator z drugim wejściem sterownika, którego trzecie wejście połączone jest z drugim wyjściem przełącznika tranzystorowego, znamienna tym, że wyjście zespołu prostowników i filtrów (ZPF) połączone jest z wejściem detektora napięcia (DN), którego wyjście połączone jest z wejściem układu wzmacniacza błędu (WB).
2. 2. Przetwornica według zastrz. 1, znamienna tym, że detektor napięcia (DN) ma zacisk wejściowy połączony z emiterem tranzystora (T3), którego kolektor poprzez drugą diodę (D2) połączony jest z drugim wejściem układu wzmacniacza błędu (WB), zaś baza tranzystora (T3) połączona jest z drugą diodą Zenera (DZ2), przy czym połączone końcówki piątego rezystora (RS) i drugiej diody Zenera (DZ2) połączone są poprzez siódmy rezystor (R7) z drugim wyjściem zespołu prostowników i filtrów (ZPT).