SU1128355A1 - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТаЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий инвертор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, включенным в диагональ переменного тока, рекуперативные диоды, два трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в цепь коллекторов силовых транзисторов , причем управл ющие переходы последних через диод подключены к базовым обмоткам трансформаторов тока. управл ющие обмотки которых подключены к узлу управлени , о т л и ,4 а ющ и и с   тем, что, с целью повышени  ЩД за счет уменьшени  мощности Зшравлени  w более полного использовани  силовых транзисторов по току, инвертор вьтолнен по мостовой схеме, каждый трансформатор тока снабжен второй базовой обмоткой, а в цепи эмиттеров силовых транзисторов включены дополнительные резисторы, при этом первичные обмотки трансформаторов тока включены в цепь коллекторов транзисторов, св занных с общим входнь1м вьгаодом каждого плеча, § базовые обмотки трансформаторов тока подключены к управл ющим.перехо (О дам транзисторов, подключенных к разнопол рньм входньм выводам протиные диоды. шунтируют последовательные g цепи из силового перехода транзис- тора и дополнительного резистора.

Description

Изобретение относитс  к области преобразовательной техники и можзт быть использовано при разработке вторичных источников электропитани 

Известен преобразователь напр же ни , вьшолненньй по мостовой схеме, которьй содержит четыре ключа, транформатор с дев тью,обмотками и задаю1Щ1й генератор ГЛ .

Недостатком устройства  вл етс  больша  мощность, потребл ема  от задающего генератора дл  управлени  силовыми ключами при большой выходной мощности инвертора, т.е. низкий ЮТД устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  преобразователь, содержащий инверто на силовых транзисторах с выходным трансформатором, включенным в диагональпеременного тока, рекуперативные диоды, два трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в цепь коллекторов силовых транзисторов, причем управл ющие переходы последних через диод, шунтированный конденсатором, подключены к базовым обмоткам трансформаторов тЬка, управл ющие обмотки которых соединены с узлом управлени , при этом рекуперативные диоды шунтируют силовые переходы транзисторов 2} .

Недостатками известного преобразовател  (определ емыми полумостовой схемой .его вьшолнени )  вл ют с . неполное использование силовых транзисторов по току при необходимой выходной мощности и значительна  мощность, потребл ема  от узла управлени , что приводит к снижегнию КПД.

Эти недостатки отсутствуют в мостовом инверторе. Однако мостовой инвертор, вьшолненный простым повторением аналогичного соединени  ключей с токовым управлением дл  второго плеча, должен иметь четыре трансформатора тока с трем  обмоткa ш , что усложн ет его схему и процессы одновременного открывани  и закрывани  ключей.

Цель изобретени  - повьш1ение КПД за счет уменьшени  мощности управлени  и более полного использовани  транзисторов по току.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе посто нного напр жени , содержащем инверто на силовых транзисторах с выходным трансформатором, включенным в диагональ переменного тока, рекуперативные диоды, два трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в цепь коллекторов силовых транзисторов , причем управл ющие переходы последних через диод подключены к базовым обмоткам трансформаторов тока, управл ющие обмотки которых подключены к узлу управлени , инвертор выполнен по мостовой схеме каждый трансформатор тока снабжен второй базовой обмоткой, а в цепи эмиттеров силовых транзисторов включены дополнительные резисторы, при этом первичные обмотки трансформаторов тока включены в цепь коллекторов транзисторов св занных с общим входным вьгоодом каждого плеча, базовые обмотки трансформаторов тока подключены к управл ющим переходам транзисторов, под-, ключенньк к разнопол рным входным выводам противоположных плеч,причем рекуперативные диоды шунтируют последовательные цепи из силового перехода транзистора и дополнительного резистора. t .

На фиг.1 приведена принципиальна  электрическа  схема инвертора, на фиг.2 - схема управлени .

Преобразователь содержит мостовой инвертор, состо щий из плеча 1, выполненного на силовых транзисторах 2 и 3, дополнительньк резисторах 4 и 5, рекуперативных диодах 6 и 7, конденсаторах 8 и 9, диодах 10 и 11 и трансформаторе 12 тзка с первичной обмоткой 13, базовыми обмотками 14 и 15 и управл ющей обмоткой 16, .плеча 17, выполненного на силовых транзисторах 18 и 19, дополнительных резисторах 20 и 21, рекуперативных диодах 22 и 23, конденсаторах 24 и 25, диодах 26 и 27 и трансформаторе 28 тока с первичной обмоткой 29, базовыми обмотками 30 и 31 и управл ющей обмоткой 32, входные вьшоды 33 и 34 узлы 35 и 36 управлени . В диагональ переменного тока включена первична  обмотка выходного трансформатора 37.

Схема узлов 35 и 36 управлени  (фиг.2) содержит ключ 38, диоды 39 и 40, резисторы 41-43, вьтод. 44

3/1

питани , общий вьгоод 45 вход 46, .выходные вьтоды 47 и 48.

В плече 1 мостового инвертора последовательно соединены силовой переход транзистора 2, дополнительный резистор 4, первична  обмотка 13 трансформатора 12 тока, силовой переход транзистора 3 и дополнительный резистор 5. Параллельно транзистору 2 и резистору 4 включен рекуперативный диод 6, а параллельно транзистору 3 и резистору 5 включен рекуперативный диод 7. Управл ющий вход транзистора 2 соединен через базовую обмотку 30 трансформатора 28 и параллельно соединенные диод 10 и конденсатор 8 с резистором 4, а упра:вл ющий вход транзистора 3 соединен через базовую обмотку 15 трансформатора 12 и параллельно соединенные диод 11 и конденсатор 9с резистором 5. Плечо 17 мостового инвертора содержит последовательно соединенные силовой переход транзистора 18,дополнительный резистор 20, первичную обмотку 29 трансформатора28, силовой переход транзистора 19 и резистор 21. Параллельно транзистору 18 и резистору 20 включен рекуперативный диод 22, а параллельно транзистору 19 и резистору 21 включен рекуперативный диод 23. Управл ющий вход транзистора 18

соединен через базовую обмотку 14 трансформатора 12 и параллельно соединенные диод 26 и конденсатор 24 с резисторов 20, а управл ющий вход транзистора 19 соединен через базовую обмотку 31 трансформатора 28 и параллельно соединенные диод 27 и конденсатор 25 с резистором 21. Узлы 35 и 36 управлени , соединены с управл ющими обмотками 16 и 32 тран сформаторов 12 и 28. Узлы 35 и 36 управлени  содержат транзистор 38, змиттер которого соединен с выводом 44 питани , коллектор - с выходом 47, база соединена через резисторы 41 и 42 с вьшодом 44 питани  и управл ющим входом 46, а параллельно транзис.тору 38 включен диод 39. Выход 47-соединен через диод 40 с выводом 44 питани , а через резистор 43 с общим вьшодом 45. .

Преобразователь работает следующим образом..

283554

На вход узлов 35 и 36 управлени  подаютс  две последовательности управл ющих импульсов положительной пол рности, сдвинутые друг от5 носительно друга на полпериода.

Работу преобразовател , рассмотрим на примере работы транзисторных ключей 3 и 18. В интервале времени, когда на входе 46 сигнал равен нулю,

10 транзистор 38 узла 36 управлени  открыт и через управл ющую обмотку 16 трансформатора 12 тока через вьгооды 44 и 45 протекает ток, при котором на базу ключей 3 и 18 пода15 етс  отрицательное напр жение. В течение этого интервала времени в трансформаторе 12 тока запасаетс  энерги . При подаче положительного импульса на вход 46 транзистор

20 38 закрываетс , цепь обмотки ynpaBiлени  трансформатора 12 разрываетс  и на базах транзисторов 3 и 18 ф.ормируетс  короткий положительный выброс тока, достаточный дл  откры25 вани  транзисторов 3 и 18 на врем , пока через нагрузку не начнет протекать ток.

Реальные транзисторы имеют разброс ПОнапр жению насыщени  ба30 за-эмиттер, в результате чего два ключа не могут открытьс  и.инвертор тер ет работоспособность. Дл  предотвращени  этого  влени  в эмиттеры транзисторов включены резисторы 4, 5, 20 и 21, которые обеспе35

чивают разв зку транзисторов.

Дл  обеспечени  симметричности обоих плеч инвертора первичные обмотки 13 и 29 обоих трансформаторов тока включены в коллекторы транзисторов 3 и 19 нижнего плеча. .Подключение рекуперативных диодов 7 и 23 к коллекторам ключей 3 и 19 обеспечивает протекание обратного тока, вызванного ЭДС самоиндукции обмотки 37 трансформатора нагрузки, через первичные обмотки 13 и 29 трансформаторов 12 и 28 тока во врем  защитной паузы между з крьшанием одних и открьюанием других транзис-.

торов, что обеспечивает размагничивание сердечников трансформаторов тока. Однако при таком включении на базовых обмотках будет генерироватьс  обратное напр жение, которое может вывести из стро  переходы база-эмиттер транзисторов. Диоды 10, 11, 26 и 27 служат дл  защиты

переходов база-эмиттер транзисторов от повышенного напр жени  обратной пол рности в моменты, когда транзисторы закрыты и протекает обратный рекуперативный ток, а также, когда открыт транзистор 38 и трансформатор тока перемагничиваетс  на холостом ходу. Конденсаторы 8, 9, 24 и 2$ обеспечивают ускоренное рассасывание зар дов в области базы и более быстрое переключение транзисторов из открытого состо ни  в закрытое.

протекании тока через нагрузку этот же ток протекает через первичную обмотку трансформатора ,12, откуда он трансформируетс  в базовые обмотки и поддерживает ключи 3 и 18 в открьЛтом состо нии в течение длительности импульса управлени . При окончании импульса управлени  на входе 46 открываетс  транзистор 38, в результате чего обмотка 16 управлени  трансформатора 12 тока в первый момент шунтируетс  малым сопротивлением открытого транзистора 38 и диода 40. Ток в базовых обмотках уменьшаетс  и транзисторы 3 и 18 начинают закрыватьс , а так как уменьшение тока коллекторов транзисторов 3 и 18 приводит к еще большему уменьгвению токов в ба-зовых обмотках, то транзисторы 3 и 18 закрь1ваютс . Затем по управл ющей ; обмотке трансформатора 12 .тока начинает снова протг-кат1у ток через

ВЫВОДЫ 44 и 45, и транзисторы 3 и 18 подготавливаютс  к повторению цикла.Аналогичным образом работают ключи 2 и 19. Так как управл ющие импульсы , подаваемые на узлы 35 и 36 управлени , сдвинуты друг относительно друга на полпериода, то ключи 2, 19 и 3, 18 работают в противофазе , и на нагрузке формируетс  переменное напр жение.

видно из описани  инвертора, энерги  дл  поддержани  ключей в открытом состо нии поступает из коллекторной цепи силовых транзисторов а от узла управлени  подаетс  энерги  только дл  первоначального открывани  ключей. За счет такого построени  инвертора отпадает необходимость применени  узлов управлени . Аналогично можно строить многофазные инверторы. I

Таким образом, мостовой преобразователь содержит только два трансформатора тока вместо четвфёх, обеспечивает на нагрузке переменное напр жение с амплитудой, равной пол ному напр жению источника.питани , что приводит к более полному использованию транзисторов по току, и . потребл ет от узла управлени  малую мощность при большой выходной мощности инвертора, т.е. имеет высокий КПД.

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий инвертор на силовых транзисторах с выходным трансформатором, включенным в диагональ переменного тока, рекуперативные диоды, два трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в цепь коллекторов силовых транзисторов, причем управляющие переходы последних через диод подключены к базовым обмоткам трансформаторов тока, управляющие обмотки которых подключены к узлу управления, отливающийся тем, что, с целью повышения КЦД за счет уменьшения мощности управления и более полного использования силовых транзисторов по току, инвертор вьитолнен по мостовой схеме, каждый трансформатор тока снабжен второй базовой обмоткой, а в цепи эмиттеров силовых транзисторов включены дополнительные резисторы, при этом первичные обмотки трансформаторов тока включены в цепь коллекторов транзисторов, связанных с общим входньм выводом каждого плеча, базовые обмотки трансформаторов тока подключены к управляющим перехо дам транзисторов, подключенных к разнополярньм входньм выводам противоположных плеч, причем рекуперативные диоды шунтируют последовательные цепи из силового перехода транзистора и дополнительного резистора.