RU6955U1 - Преобразователь с крутопадающей внешней характеристикой - Google Patents

Abstract

Преобразователь с крутопадающей внешней характеристикой, содержащий трансформатор-дроссель с первичной, вторичной и базовыми обмотками, первичная обмотка через силовые транзисторы подключена к входу преобразователя по дифференциальной схеме, вторичная обмотка через выпрямитель соединена с диодом и последовательно соединенными дросселем и выходом преобразователя, базовые обмотки соединены через базовые резисторы с эмиттерами силовых транзисторов, трансформатор тока с вторичной и запирающей обмотками и первичными полуобмотками, включенными в коллекторные цепи силовых транзисторов, возвратные диоды, включенные между эмиттерами силовых транзисторов и первичной обмоткой трансформатора-дросселя, защитный конденсатор, датчик базового тока и два дополнительных транзистора, эмиттеры которых соединены с базами транзисторов, отличающийся тем, что он снабжен генератором импульсов, управляющий вход которого подключен к выходу датчика базового тока, двумя разделительными диодами, аноды которых соединены с базами дополнительных транзисторов, а катоды - к выходу генератора импульсов, двумя запирающими диодами и стабилитроном, катоды которых соединены вместе, при этом анод стабилитрона через запирающую обмотку трансформатора тока подключен к эмиттерам силовых транзисторов, а аноды запирающих диодов соединены с базами силовых транзисторов, дополнительным диодом, включенным между коллекторами дополнительных транзисторов и одним из выводов вторичной обмоткой трансформатора тока, другой вывод которой через датчик базового тока соединен с эмиттерами силовых транзисторов.

Description

преобразователь с крутопадащей внешней характеристикой.

Полезная модель относится к области преобразовательной техники и может быть использована во вторичныых источниках питания, требущих рсрутопадашую внешнюю характеристику, в частности в источниках для заряда ёмкостного накопителя, питания сварочной дуги, регуляторе напряжения и т.п.

Известны преобразователи с крутопадающей характеристикой, содержащие трансформатор, силовой транзистор, выпрямитель, базовый резистор и конденсаторы с 1 ).

Однако такие устройства имеют низкий КПД и малую надёжность, что вызвано большими коммутационными потерями в транзисторах, а также ограниченной областью их безопасной работы.

Наиболее близким по технической сущности является преобцазователь с крутопадащей внещней характеристикой, содержащий трансформатор-дроссель с первичной, вторичной и базовыми обмотками, два силовых транзистора, подключённые через первичную обмотку ко входу преобразователя по диФИешнциальной схеме, вторичная обмотрса трансформатора-дросселя через выпрямитель соединена с диодом и последовательно соединёнными дросселем и выходом преобразователя, базовые обмотки соединены через базовые резисторы с змиттерами силовых транзисторов, защитный конденсатор, трансформатор тока, первичные обмотки которого воючены в коллекторные цепи силовых транзисторов, возвратные диоды, включённые между змйттером силовых транзисторов и первичной обмоткой трансформатора-дросселя.

дагчик. пазового тока и два дополнительных траи: : : .HA-J. dMHTTt-pbi когорык соединены с базами силовых транзистср1;ь v .: ).

педостслтками такого преобразователя я Лль-тся ни;жая н адёжносгь и КГШ, а также большие габариты. Эл, г,п:.с.;1оь.1;|:ни, с

ОДНиЙ CTOfAjKuL способом ЗаПИраНИЯ силовых .;;,йСЛТ;).,ОЕ, iiiJM ivOTuром ток оа::;Ь: и ток коллектора изменяются не пи опгмма. ;-:акиFiy, а г; ой стороны, необходимостью исполъ:-;ОЕгии-;ИЯ двух токивыи трансформаторов в каждом плече преобразов п -мя.

Тйкничйская задача предлагаемой полезной мслг.чй .11л1чан; ся в псшышении КГШ и надёжности, а также снижения г,я..ичигов П1.вопризоваТе.;1Я.

1и;и.:;тав.л9нная задача достигается тем, что в и:пвв1 1нь,м прробразоватй-Лё с крутопадащей характеристикой, сол и жащий Г1:;:: ивформатор-дшссе.пь с первичной, вторичной и базовыми йбм;)Ткамй. вимная обмотка которого через силовые транзисlui -hi юлк; К;чнна гхо входу прЕч.)гЗразователя по диффе нциальной г/горйч ая опмотка через выпрямитель соединена с диодом и пи1:.;1ЬчиВсявч; г,во ов дйнен 1ЫМй лросиелем и выходом преобразователя. :в- :;;ввыг uiiMBTK 1.1:.влйнйны 4RPG3 базовые резисторы с змиттерами Су1.::г;гЛлх Tpaii:.MCioров, TprfriCit-opMaiuf.; тока с вторичной и запирающей впмотками ii iietb ви4нымй 1олуо5мотками, включеными в коллектпрг;ь;в авли . ичввык Ff ahBi/iCTupBB, возвратные диоды, включённые МВЖЛУ ями riei.iiMn си-jioBfaiK транзисторов и первичной обмоткой транг..11о|.,М.:лира-лгвсв ля. л -щитный KOruiftHCciTop, датчик базового тока и л-а лиг;1.,п}ЛГгвЛ;-.ных тг аклистсл- а. лмигтеры которых соединены с Г)а:;и:; ми л-а 11::11в BjiAjB,

ЛгчЛиЖВн ГЛЛОратОрОМ импульсов, УПраВЛЯЩИЙ ВХиЛ ЛГГЛЛРПГЧ; ;д.л1ключон к выхиЛУ датчика базового тока, двумя р.л:,1вли,г-.;11.В1. лиолами, а}-|оды соединены с базами дополни Гг-лпллл rpi-i:sxc Io-ров, а катоды подключены к выходу генератора импульсов, двумя запирающими диодами и стабилитроном, катоды которых соединены вместе, при этом анод стабилитрона через запирающую обмотку трансформатора тока подключён к эмиттерам силовых транзисторов, а аноды запирающий диодов соединены с базами силовых транзисторов, дополнительным выпрямителем, подключённый базовым обмоткам транссгюрматора-дросселя, и дополнительным диодом, включённым между коллекторами дополнительных транзисторов и одним выводом вторично обмотки TpaHcdDopMaTopa тока,- дополнительным диодом, включённым между коллекторами дополнительных транзисторов и одним из выводов вторичной обмотки трансформатора тока, другой вывод которой через датчик базового тока соединён с эмиттерами силовых транзисторов.

Существо полезной модели поясняется чертежом, на КОТОРОМ представлена принципиальная схема преобразователя.

преобразователь с крутопадащей внешней характеристикой содержит трансформатор-дроссель 1 с первичной 2, вторичной 3 и базовые 4 обмотрсами, силовые транзисторы 5, 6, дополнительные транзисторы 7, 8, возвратные диолы 9, 10, трансформатор тока 11 с первичными полуобмотками 12, вторичной 13 и запиращей 14 обмотками, датчик базового тока 15, генератор импульсов 16, стабйЛйтрон 17, базовые резисторы 18, 19, выпрямитель 20, дополнительный выпрямитель 21, диод 22 и дополнительный диод 23, запиращие диоды 24, 25, дроссель 28 и защитный конденсатор 29. Первичная обмотка 2 трансформатора-дросселя 1 подключена к входным выводам через силовые транзисторы 5, 6 по дифференциальной схеме. Вторичная обмотка 3 че1зез выпрямитель 20 соединена с диодом 22, а также с выходом через дроссель 28. Первичные обмотки 12 токового

трансформатора ll включены в коллекторные цепи силое.ык транзисторов 5, 6, а его вторичная обмотка 13 через лополнительный диод 23, силовые перепады дополнительнык транзисторов 7, 8 и базовые перекоды силовых транзисторов 5, 6 соединены с входом датчика базового тока 15, а запирающая обмотка 14 через стабилитрон 17 и запирающие диоды 25, 25 соединена с базами силовым транзисторов 5, 6. Базовые обмотки 4 трансформатора-дросселя 1 подключены к базам дополнительнык транзистошв 7, 8, которые через разделительные диоды 24, 25 соединены с выходом генератора импульсов 16, один из входов которого через дополнительный выпрямитель 21 подключён к базовым обмоткам 4, а управляющий вход соединён с выходом датчика базового тока 15. Возвратные диоды 9, Ю подключены к эмиттерам силовых транзисторов 5, 6 и к первичной обмотке 2 трансформатора-дросселя 1, между которыми также включен защитный конденсатор 29.

Устройство работает следущим образом.

ПРИ подаче питаодего напряжения кратковременно отпирается один из силовых транзисторов, например 5, напряжение на обмотках 2, 4 трансформатора-дросселя 1 направлено таким образом, что дополнительный транзистор 7 отпирается током базы, задаваемым базовым резистором 18, а дополнительный транзистор 8 заперт, ток базы силового транзистора 5 пропорционален его току коллектора за счёт положительной обратной связи, осуществляемой трансформатором тока 11 по цепи: вторичная обмотка 13, дополнительный диод 23, открытый дополнительный транзистор 7, переход эмиттер-база силового транзистора 5, датчик базового тока 15. Ток первичной 2 и ВТОРИЧНОЙ 3 обмотках трансформатора-дросселя 1 начинает наростать. ПРИ этом генератор импульсов 16 запитывается от базовых обМОТОК 4 через дополнительный выпрямитель 21, однагсо, в течение некоторого времени, определяемого параметрами внутренней в№мя задащей RC-цепи ивыбираемого заведомо больше полупериода автогенерации, импульса запирания не выдает. Причём,, прямое падение напряжения на открытом дополнительном транзисторе 7 мало, а также мало напряжение на обмотках трансформатора тока 11. Число первичных полуобмоток 12 токового трансформатора 11 равно числу витков запиращей обмотки 14, Э. Д. С. не ней невелико и стабилитрон 17 заперт.

Нарастание тока в обмотках трансформатора-дросселя 1 сопровождается увеличением падения напряжения на резисторе датчика базового тока 15, и при некотором его значении датчик 15 выдает сигнал на управляющий вход генератора импульсов 16. При подаче этого сигнала времязадащая ёмкость генератора импульсов 16 быстро заряжается, и на его выходе появляется импульс запирания, который через разделительный диод 26 поступает на базу дополнительного транзистора 7. Транзистор 7 запирается и размыкает обмотку 13 трансформатора тока 11.

В течение всего времени запирания силового транзистора 5 через первичную полуобмотку 12 трансформатора тока и продолжает протекать ток, равный току коллектора силового транзистора 5. напряжение на обмотках транс(1юрматора тока 11 быстро возрастает, стабилитрон 17 пробивается и ток через запиращую обмотку 14, ДИВНЫЙ току через певичную полуобмотку 12, замыкается по КОНТУРУ переход змиттер база силового транзистора 5, запирающий диод 24, стабилитрон 17. При этом в течение вшмени запирания ток базы силового транзистора 5 поддерживается равным его току коллектора, что обеспечивает минимальное время запирания и расширяет область

безопасных режимов работы, так как ток эмиттера ПРИ этом равен

После запирания силового транзистора 5, напряжение на нём возрастает со скоростью, определяемой величиной защитного конденсатора 29, перезаряд которого происходит за счёт намагничивашего тока трансформатора-дросселя 1. напряжение на первичноР 2 и базовых 4 обмотках трансформатора-дросселя 1 меняет знак и начинается вывод энергии из транс 1орматора-дросселя 1 в источник питания через отпиращий возвратный диод 10.

Длительность импульса запирания генератора 16 выбирается несколько меньше суммарного времени силового тшнзистора 5, перезарядки защитного конденсатора 29 и вывода энергии через возвратный диод 10. Таким образом, перед орсончанием вывода энергии через возвратный диод 10, дополнительный транзистор 8 готов к отпиранию за счёт тока, протекащего через базовый резистор 19.

После окончания вывода энергии через диод 10, напряжение на первичной обмотке 2 трансформатора-дросселя 1 начинает уменьщаться, однако поддерживается на уровне напряжения питания за счёт открывшихся дополнительных транзисторов 6, 8. Вступает в действие токовая обратная связь через первичную полуобмотку 12 на вторичную обмотку 13 трансформатора тока 11, и базовый ток силового тшнзистора 6 протекает по контуру: дополнительный диод 23 переход коллектог -эмиттер открытого дополнительного транзистора 8, переход база-эмиттер силового транзистора 6, датчик базового тока 15. Далее пшиессы в схеме повторяюся.

Индуктивность дросселя 28 выбрана на ПОРЯДОК больше приведённой к вторичной обмотке 3 ИНДУКТИВНОСТИ трл-лнсФорматора-дросселя 1. При подключенной нагрузке нарастание тока во ВТОРИЧНОЙ

обмотке 3 пшискодит сначала за счёт индуктивности трансФорМсзтора-дросселя 1 Сток дроссэля 28 при этом протекает через нагрузку и диод 22), в затем, по достижении им величины, разной току дросселя 28, возрастание тока происходит за счёт суммарноР индугстивности трансформатор-дросселя 1 и дросселя 23. Ток коллектора силовых транзисторов 5, 6 при этом имеет вид, близкий к трапециидальному: транзисторы 5, 6 почти полностью используются по току.

Тарсим образом, коммутация силовым транзисторов осуществляется путём обрыва змитгера, при котором ток базы поддерживается равным току коллектора, скорость запирания максимальна, а область безопасных режимов работы наибольшая.

Источники информации, принятые во внимание ПРИ составлении описания к полезной модели.

1.патент ФРГ N2424497 О. Н02М 3/335, ОПУбЛ. 1975г.

2.Б.А.Глебов. Магнитно-транзисторные преобразователи напряжения для питания РЭА, М., Радио и связь, 1981 г. (прототип).

Claims (1)

1. Преобразователь с крутопадающей внешней характеристикой, содержащий трансформатор-дроссель с первичной, вторичной и базовыми обмотками, первичная обмотка через силовые транзисторы подключена к входу преобразователя по дифференциальной схеме, вторичная обмотка через выпрямитель соединена с диодом и последовательно соединенными дросселем и выходом преобразователя, базовые обмотки соединены через базовые резисторы с эмиттерами силовых транзисторов, трансформатор тока с вторичной и запирающей обмотками и первичными полуобмотками, включенными в коллекторные цепи силовых транзисторов, возвратные диоды, включенные между эмиттерами силовых транзисторов и первичной обмоткой трансформатора-дросселя, защитный конденсатор, датчик базового тока и два дополнительных транзистора, эмиттеры которых соединены с базами транзисторов, отличающийся тем, что он снабжен генератором импульсов, управляющий вход которого подключен к выходу датчика базового тока, двумя разделительными диодами, аноды которых соединены с базами дополнительных транзисторов, а катоды - к выходу генератора импульсов, двумя запирающими диодами и стабилитроном, катоды которых соединены вместе, при этом анод стабилитрона через запирающую обмотку трансформатора тока подключен к эмиттерам силовых транзисторов, а аноды запирающих диодов соединены с базами силовых транзисторов, дополнительным диодом, включенным между коллекторами дополнительных транзисторов и одним из выводов вторичной обмоткой трансформатора тока, другой вывод которой через датчик базового тока соединен с эмиттерами силовых транзисторов.