SU1168919A1 - Преобразователь напр жени посто нного тока - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий коммутирующий транзистор, эмргттер которого соединен с nepBi-iM входным выводом, а коллектор через первичную обмотку трансформатора - с вторым входным выводом, вторична  обмотка трансформатора через вбзвратный диод соединена с входными выводами, а выходна  обмотка через выпр митель - с выходными выводами, соединенными с входом блока управлени , выход которого подключен к базе коммутирующего транзистора , вывода соединены с соответствующими входами блока управлени , и демпферную RC-цепь, первьи вывод которой соедг1нен с коллектором коммутирующего транзистора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КГЩ и надежности, в него введена цепочка из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенна  к входным выводам, при (О чем точка соеди1гени  диодов подключе (Л на к второму выводу демпферной RC цепи . О) 00 со QD

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может найти применение в импульсных преобразовател х электрической энергии.

Цель изобретени  - повьшение КЦЦ 5 и надежности.

На Фиг, 1 приведена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого преобразовател  напр жени ; на фиг.2 - блок-схема блока управлени ; tO на фиг.З - график изменени  коллекторного напр жени ; на фиг.4 - график изменени  коллекторного напр жени  известного устройства.

Преобразователь содержит транс- 5 форматор 1, первична  обмотка 2 которого включена между положительным вьшодом питани  и коллектором коммутирующего .транзистора 3, эмиттером соединенного с отрицательным выводом 20 питани , возвратный диод 4, соединенный с отрицательным выводом питани , а катодсж через вторичную обмотку 5 трансформатора 1-е положительным вьгводом питани , демпфи- 25 рующую Rc-цепь 6, одним выводом подключенную к коллектору транзистора 3, а другим - к общей точке соединени  диодов 7 и 8, каждый из которых соединен с одним из выводов питани , зо выходную обмотку 9 трансформатора 1, соединённую через выходной выпр митель и фильтр 10 с выходными выводами и входом блока 11 управлени , выход которого соединен с базой транзистора 3 и входными выводами питани  .

Блок 11 управлени  (фиг.2) содержит генератор 12 импульсов, управл ющий работой транзистора 3, и 0 узел 13 обратной св зи, представл ющий собой оптронную систему и служащий дл  поддержани  посто нным напр жени  на выходных клеммах за счет изменени  скважности импульсов, выра- 45 батываемых генератором 12.

Устройство работает следующим образом .

В процессе преобразовани  напр жени  на базу транзистора 3 из бло- 50 ка 11 управлени  периодически поступают управл ющие импульсы, привод щие к его поочередному отпиранию и запиранию. Прерывистый характер питани  трансформатора 1, включенного 55 последовательно с транзистором 3, создает в нем переменное магнитное поле, обусловленное попеременным

накоплением энер1ии во врем  открывани  транзистора 3 и высвобождени  ее в нагрузку, через выходную обмотку 9 трансформатора 1, выходной выпр митель и фильтр 10, когда этот транзистор заперт. Однако не вс  энерги , запасаема  за один цикл генерации напр жени  в трансформаторе 1,  вл етс  полезно. Часть ее накопленна  в индуктивности рассе ни , неизбежно присутствующей во всех реальных трансформаторах из-за конструктивного несовершенства, остаетс  в контуре, образованном названной индуктивностью и емкостью, слагающейс  из паразитной емкости обмоток трансформатора 1 и емкости коллектора транзистора 3. Сама по себе величина этой энергии может быть невелика, но вполне достаточна дл  того, чтобы обусловленные ею коммутационные выбросы превысили предельно допустимые значени  дл  коллектора транзистора 3 н нарушили электрическую прочность трансформатора 1, резко снизив тем самым надежность устройства в целом. При включении транзистора 3 происходит полный разр д конденсатора цепи 6 через диод 8.

После выключени  транзистора 3 напр жение на обмотках трансформатора 1 начнет резко уменьшатьс , стара сь сменить знак, но пока этого не произойдет, цепь 6 обратного смещени  на диоде 8 будет отключена ,от коллектора транзистора 3 и не окажет вли ни  на характер переключени . При дальнейшем росте коллекторного напр жени  в момент переход через нуль напр жени  иа обмотках трансформатора 1 подключитс  цепь 6 через диод 7, котора  начнет тормозить скорость нарастани  напр жени  забира  в себ  избыточную энергию, тем самым будет сглажен выброс на фронте импульса переключени . Максимальна  амплитуда коллекторного напр жени  при этом не превысит значени , определ емого из соотношени  между первичной и вторичной обмоткам трансформатора 1. Как прлншю (а в данном случае это об зательное условие ) , указанное соотношение составл ет 1:1 с целью обеспечени  максимального магнитного потокосценлени  между обмотками 2 и 5.

Таким образом, дл  наиболее критического случа , когда из-за неполной нагруженности преобразовател  не вс  накопленна  энерги  поступает на его выход, а оставша с  ее часть возвращаетс  (рекуперируетс ) обратн в источник через вторичную обмотку 5 и диод 4, напр жение на коллекторе транзистора 3 достигает удвоенного напр жени  питани  (J. Очевидно, что при этом конденсатор демпфера 6 зар жаетс  до значени  l/f,. После того, как энерги  в трансформаторе 1 полностью высвободитс , напр жение на его обмотках начнет спадать и снова (за счет энергии паразитного контура) будет мен ть знак. При достижении коллекторным напр жением величины, равной напр жению зар да конденсатора демпфера 6 (т.е. С/ ) , последний, находившийс  перед этим в отключенном состо ний, за счет обратного смещени  на диоде 7 будет снова подключен к коллектору транзистора 3 через диод 8 и приведет к быстрому затуханию колебаний в контуре (фиг.З).

Введение любого демпферного устройства в колебательную систему, к которой относитс  и предлагаемый преобразователь , всегда св зано с увеличением потерь энергии. Эти потери при сравнительном анализе могут быть оценены через энергию конденсатора

К (-Ь) SM ттан1/ 

демпфера, которую он получает или отдает каждый раз при смене напр жени  на трансформаторе пр,ербразовател

.,: : ;,

где С - емкость конденсатора;

и - напрйжение эар да« Дл  предла5 аемога тройств.а максимальные потери в демпфере будут соответствовать напр жению зар да конденсатора, равному U в то врем  как дл  известного устройствз, в котором демпфер не разв зан диодами, это напр жение -будет равно 2 f (фиг.4). Следу  приведенной формуле, получим соотношение потерь в демпфере 1:4 в пользу предлагаемого устройства. Реальное же соотношение потерь будет еще больше, так как работа  на полноценную нагрузку, предлагаемый преобразователь не будет создавать импульсов переключени  максимальной амплитудь, и дол  участи  демпфера в общем цикле генерации напр жени  будет существенно снижена (дл  известного же устройства режим нагружени  преобразовател  всегда находитс  в равном отношении

с нагружением демпфера). I

Таким образом, предлагаемое техническое решение  вл етс  более эффективным по сравнению с H3BecTHbiMj имеет меньшие потери и более надеж но.

К базе 3

12

К (-) hodg питаний

13 Фиг,2

V Un

Фиг.$

Фиг.

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий коммутирующий транзистор, эмиттер которого соединен с первым входным выводом, а коллектор через первичную обмотку трансформатора - с вторым входным выводом, вторичная обмотка трансформатора через вбзвратный диод соединена с входными выводами, а выходная обмотка через выпрямитель - с выходными выводами, соединенными с входом блока управления, выход которого подключен к базе коммутирующего транзистора, входные выводы соединены с соответствующими входами блока управления, и демпферную RC-цепь, первый вывод которой соединен с коллектором коммутирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в него введена цепочка из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенная к входным выводам, при- 55 чем точка соединения диодов подключена к второму выводу демпферной RC цепи.

   SU „ 1168919

   Фиг.1

   1 1168919