SE501046C2 - Kraftaggregat med självsvängande serieresonansomvandlare - Google Patents

Description

10 15 20 25 40 501 046 2 torn.

Fig. 4 visar i planvy arrangemanget av ett kraftaggregats styrtransformator med externt därtill kopplad elektromagnet enligt uppfinningens principer.

Fig. 5 visar ett kopplingsschema avseende en modifiering av det i fig. 3 åskådliggjorda kraftaggregatet.

Först kommer nu driften av kraftaggregatet enligt fig. 1 att beskrivas.

Då nätspänningen, som i föreliggande fall uppgår till 220 volt växelspänning, ansluts till kraftaggregatet åstadkommes en likriktning av spänningen med hjälp av fyra bryggkopplade likriktardioder D1-D4. Efter diodbryggan åstadkommes en filtre- ring av den helvågslikriktade nätspänningen med hjälp av en första kondensator Cl. Likspänningen över denna kondensator C1 kommer att uppgå till cirka 310 volt. Genom ett motstånd R1 passerar nu en ström, som uppladdar en kondensator C2. När spänningen över den senare kondensatorn C2 har stigit över tröskelspänningen för en triggdiod D5 tänder den senare och leder ström till basen hos en första transistor TR1. Syftet med den visade dioden D6 är att förhindra triggning av triggdioden D5, då kretsen självsvänger. Transistorn TR1 blir nu ledande och via ett ytterligare motstånd urladdas en kondensator C3.

Spänningen över transistorn TR1 är cirka 310 volt innan den slår till. Vid tillslag hos transistorn TR1 passerar en ström genom transformatorn T1, induktorn L1 och kondensatorn C4.

Strömmen genom transformatorns T1 primärlindning P ger upphov till ett magnetiskt flöde i transformatorns T1 kärna K. Detta flöde inducerar i sin tur en spänning i en sekundärlindning S1 hos transformatorn T1, vilket medför att den första transistorn TR1 blir ledande. Strömmen genom transformatorn T1 ökar så länge den första transistorn TR1 är tillslagen. Efter en viss tid går kärnan K i transformatorn Tl i mättnad, vilket också visas i diagrammet enligt fig. 2. Detta medför att den första transistorn TR1 upphör att leda. Spänningen i den gemensamma beröringspunkten A för den första transistorn TR1 och för en andra transistor TR2 kommer nu att på grund av induktorns L1 back-EMK överföras från låg potential till hög potential.

Strömmen genom transformatorn T1 ändrar därefter riktning, vilket medför att det tidigare beskrivna förloppet upprepas.

Detta medför i sin tur att transistorerna TR1, TR2 kommer att 10 15 20 25 30 35 40 3 501 o4så leda växelvis. Vid korrekt dimensionering av ingående komponen- ter kommer switchfrekvensen för ifrågavarande koppling att normalt vara högre än resonansfrekvensen för induktorn L1 och kondensatorn C4. Spänningen över kondensatorn C4 bestäms av hur nära switchfrekvensen ligger resonansfrekvensen för induktorn L1 och kondensatorn C4. Såsom framgår av ritningen kan en belastning inkopplas över kondensatorn C4. Dioderna D9-D10 antiparallelldioder till trnsistorerna TR1 och TR2.

Genom det åskådliggjorda arrangemanget erhålles sålunda en ytterst enkel konstruktion. Denna har emellertid en stor nackdel, nämligen att utspänningen inte kan regleras på ett enkelt sätt. Medelst uppfinningen åstadkommas nu ett arrange- mang, enligt vilken det blir möjligt att med ett yttre magnet- fält åstadkomma en snabbare mättning av transformatorns T1 kärna K, då det yttre magnetfältet ökar, och en långsammare mättning, då det yttre magnetfältet minskar. Detta åstadkommes med det i fig. 3 åskådliggjorda kraftaggregatet, som utgör en komplettering av arrangemanget i fig. 1 och arbetar enligt denna princip. Spänningen över kondensatorn C4 beror på oscil- lationsfrekvensen hos transistorerna TR1, TR2. över kondensa- torn C4 är en transformator T2 inkopplad, vilken transformerar kondensatorspänningen till en lämplig nivå. Spänningen lik- riktas av dioderna D7, D8. Den likriktade spänningen filtreras sedan medelst induktorn L2 och kondensatorn C5. Om utspänningen ökar, så att den i elektromagnetens T3 lindningskrets anordnade zenerdioden Zl börjar leda, passerar en ström genom densamma samt genom den visade elektromagnetens T3 lindning W1. Strömmen genom lindningen W1 ger upphov till ett magnetiskt flöde, som påskyndar mättningen av transformatorns T1 kärna K, vilket i sin tur medför att oscillationsfrekvensen ökar och avlägsnar sig från resonansfrekvensen för induktorn L1 och kondensatorn C4. Detta medför att spänningen över kondensatorn C4 blir lägre och därmed blir även utspänningen från kraftaggregatet lägre.

Sålunda erhålles ett kraftaggregat med en reglerad utspänning.

En lämplig utföringsform av transformatorn samt av arrangemanget för dess magnetisering utifrån framgår av fig. 4.

Transformatorn T1 fungerar som en vanlig ferrittransformator, där primärlindningen P inducerar ett växelflöde i ringkärnan K.

Ringkärnans K flöde inducerar i sin tur en spänning över sekundärlindningarna S1, S2. Oscillationsfrekvensen bestäms nu 10 15 20 25 501 046 4 av hur fort transformatorns T1 ringkärna K kommer i mättnad; jämför även fig. 2. Genom att tillföra ett utifrån kommande flöde utöver det som kommer från transformatorns T primärlind- ning P kommer transformatorns T1 ringkärna K snabbare att gå i mättnad. Sålunda ökar oscillationsfrekvensen. Det utifrån via elektromagneten T3 i ringkärnan K inducerade magnetiska flödet adderas till flödet från transformatorns T1 primärlindning P.

Genom ändring av strömmen i elektromagnetens T3 lindning W1 kan transformatorns T1 ringkärna K sålunda bringas till mättnad mer eller mindre fort.

Den vid det visade arrangemanget utnyttjade elektromagne- ten T3 innefattar ett järnok O, som är tillverkat av trans- formatorplåt på i och för sig känt sätt. Genom magnetisering av oket 0 via strömmen i elektromagnetens T3 lindning P ändras, såsom nämnts, också flödet i transformatorns T1 ringkärna K.

Järnoket 0 är applicerat externt på ringkärnan K med koppling tvärs över denna mellan primärlindningens P mittpunkt och ut- rymmet mellan sekundärlindningarna S1, S2.

Det i fig. 2 åskådliggjorda arrangemanget hänför sig till en s.k. halvbrygga, varvid avlastningskondensatorer C6, C7 är inkopplade parallellt med respektive transistorer TR1, TR2.

Naturligtvis kan kondensatorerna C6, C? utbytas mot transis- torer TR3, TR4, varvid en s.k. fullbrygga erhålles enligt fig. 5.

Både vid arrangemanget enligt fig. 3 och enligt fig.5 är elektromagnetens T3 lindningskrets ansluten till kraftaggrega- tets utgång.

Claims (7)

10 15 20 25 30 40 5 501 046 Patentkrav

1. Med självsvängande serieresonansomvandlare försett kraftaggregat för matning av en belastning, t.ex. en elektrisk lampa, en batteriladdare och/eller en elektronisk utrustning, varvid serieresonansomvandlaren innefattar, dels två hopkoppla- de transistorer (TR1,TR2), vilka är anordnade att var för sig påverkas av en styrtransformator(Tl), dels en seriekoppling av en induktor (L1) och en kondensator (C4), varvid varje tran- sistor (TR1, TR2) jämte en därtill hörande seriekopplad avlast- ningskondensator (C6, C7) och/eller ytterligare transistor (TR3, TR4) är parallellkopplade med nämnda induktor (L1), kondensator (C4) och styrtransformator (T1) och varvid belast- ningen är inkopplad över kondensatorn (C4), k ä n n e t e c k- n a t av att det magnetiska flödet genom styrtransformatorn är påverkbart medelst ett via en magnet eller motsvarande externt påfört magnetiskt flöde för ändring av transistorernas (TR1, TR2) oscillationsfrekvens och därmed kraftaggregatets utspänning.

2. Kraftaggregat enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a t av att en elektromagnet (T3)är kopplad för att externt påverka det magnetiska flödet genom styrtransformatorn (T1).

3. Kraftaggregat enligt kravet 2, k ä n n e t e c k - n a t av att strömmen genom elektromagnetens (T3) lindnings- krets (W1) är styrbar medelst kraftaggregatets utspänning.

4. Kraftaggregat enligt kravet 3, k ä n n e t e c k - n a t av att en zenerdiod (Zl) är anordnad i nämnda lind- ningskrets (W1) för att avkänna utspänningen.

5. Kraftaggregat enligt något av kraven 2-4, k ä n- n e t e c k n a t av att styrtransformatorn (T1) innefattar en ringformad ferritkärna (K).

6. Kraftaggregat enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a t av att styrtransformatorn (T1) förutom primärlindningen (P) innefattar två sekundärlindningar (S1, S2) med koppling till basen hos respektive transistor (TR1, TR2).

7. Kraftaggregat enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a t av att det till elektromagneten (T3) hörande oket (0), som företrädesvis består av transformatorplåt, är kopplat över ringkärnan (K) i anslutning till primärlindningens (P) mitt- punkt och utrymmet mellan sekundärlindningarna (S1, S2).