SU1394357A1 - Преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

.Изобретение относитс  к электротехнике , к преобразователю посто нного напр жени  в посто нное Цель изобретени  - повышение надежности путем исключени  сквозных токов в диодах выпр мител  о Преобразователь содержит N  неек 2, узел задержки 3, усилитель мощности 4, выходной трансформатор 7, фильтр 13, выпр митель 5, конденсаторы 10,11о Дроссель 12 выполнен двухобмоточнымо Включение обмоток дроссел  12 позвол ет устранить сквозные Включение конденсаторов 10 и 11 понижает уровень помех за счет образовани  колебательного контура , 2 з„п„ ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к вторичным источникам питани  радиоэлектронной аппаратурыо

Цель изобретени  - повышение надежности путем исклн}чени  сквоз- II

10

Задающий генератор 1 и узлы 3 задержки образуют последовательности,

i /IT.

задержанные на - (-) друг относительно друга (фиГоЗ а-г),, Эти последовательности коммутируют си-повые транзисторы 6, нав зыва  устройству рабочий цикл о Рассмотрим дл  простоты работу устройства без нагрузки. По заднему фронту импульсов любой из последовательностей, например (фиг«За), запираетс  соответствующий силовой транзистора Ток л соответствующий магнитному потоку, накопленйому за врем  гз в соответствующей полуобмотке

трансформатора 7 (фиг„3и) теперь, не наход  другой цепи, производит зар д

ных токов в диодах вьтр мител 

На фиг приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг о 2 - вариант реализации узла задержки при на фиГоЗ - временные диаграммы напр жений и токов при Устройство (фиГоО содержит задающий генератор 1 и 2с1-2оП  чеек,каж- 15 дал из которых включает последовательно соединенные узел 3 задержки, усилитель 4 мощности и выпр митель 5 Усилители А выполнены на силовых

транзисторах 6 и через экранирован- 20 конденсатора 10 и 11 (и всех пара- ные выходные трансформаторы 7, обмот- зитных емкостей-транзисторов, транс- ки которых вместе с транзисторами форматора), формирует положительный соединены с выходными шинами 8 и 9 фронт на коллекторе данного транзисто- и конденсаторами 10 и П, подключены ра (фиГоЗд)„ Соответствующий фронт, к дроссел м 12, включенными между кон- 25 но противоположной пол рности, обра- денсаторами 11 и дополнительными кон- зуетс  на коллекторе другого транзис- денсаторами 13, а также входом вып- тора (фиг„3е), образующего с данным р мителей 5, выходы которых объедине- пару Фронты  вл ютс  частью колеба- ны в шины 14, образующие совместно с тельного процесса (фиг.Зд, штрихова  шинами 15 нулевого потенциала источ- 30 лини ), развитию которого преп тст- ники входных напр жений

Вариант реализации узла 3 задержки При , приведенньш на фиг„2, включает в себ  делитель 16 частоты, соединенный с задающим генератором 1, 35 селекторы-элементы И 17, подключенные к делителю 16 частоты, формирователи 18 управл ющих импульсов (например} ключи), подключенные к выходам

40

селекторов 17,,

Работа устройства при количестве  чеек Дл  этого случа  на фигоЗ приведены временные диаграммы напр жений и токов в характерных точках схемы, где:

а-г - напр жение сигналов на входах усилителей мощности, д-з - напр жени  на выходах усилителей МОЩНОСТИ

- токи силовых транзисторов усилителей мощности

и-о - напр жени  на выходах усилителей мощности если оставить работающей одну  чейку (); п ,р - токи силовых транзисторов, если оставить одну  чейку; с,т уф - напр жени  на дроссел х; у,ц - токи дросселей

45

50

55

вует включение другого транзистора. Включение его производитс  самим про-г цессом без воздействи  управл ющего сигнала извне и происходит при изменении коллекторного напр жени  зистора на напр жение другого знака. Транзистор включаетс  инверсно и находитс  в насьщении (дл  тpaнзиctopoв не допускающих инверсного включени  при больших токах, параллельно следует включать диоды) до тех пор, пока ток, накопленньш в полуобмотке, не упадет до нул  (фиг.Зк) После этого транзистор должен был бы заперетьс , а колебательный процесс вновь бы развивалс  (фиг.Зд, штрихова  лини ) Транзистор, однако,не запираетс , а продолжает находитьс  в насыщении благодар  поступлению на его базу сигнала (Зб), приход щего несколько ранее. Ток в данной полуобмотке падает до нул , а затем увеличиваетс  в противоположном направлении (фиГоЗк), не вли   на форму коллекторного напр жени  о Рост осуществл етс  до поступлени  заднего фронта последовательности (), запирани  другого транзистора, и процесс повтор етс о

0

Задающий генератор 1 и узлы 3 задержки образуют последовательности,

i /IT.

задержанные на - (-) друг относительно друга (фиГоЗ а-г),, Эти последовательности коммутируют си-повые транзисторы 6, нав зыва  устройству рабочий цикл о Рассмотрим дл  простоты работу устройства без нагрузки. По заднему фронту импульсов любой из последовательностей, например (фиг«За), запираетс  соответствующий силовой транзистора Ток л соответствующий магнитному потоку, накопленйому за вре5 м  гз в соответствующей полуобмотке

трансформатора 7 (фиг„3и) теперь, не наход  другой цепи, производит зар д

конденсатора 10 и 11 (и всех пара- зитных емкостей-транзисторов, транс- форматора), формирует положительный фронт на коллекторе данного транзисто ра (фиГоЗд)„ Соответствующий фронт, но противоположной пол рности, обра- зуетс  на коллекторе другого транзис- тора (фиг„3е), образующего с данным пару Фронты  вл ютс  частью колеба- тельного процесса (фиг.Зд, штрихова  лини ), развитию которого преп тст-

конденсатора 10 и 11 (и всех пара- зитных емкостей-транзисторов, транс- форматора), формирует положительный фронт на коллекторе данного транзисто- ра (фиГоЗд)„ Соответствующий фронт, но противоположной пол рности, обра- зуетс  на коллекторе другого транзис- тора (фиг„3е), образующего с данным пару Фронты  вл ютс  частью колеба- тельного процесса (фиг.Зд, штрихова  лини ), развитию которого преп тст-

вует включение другого транзистора. Включение его производитс  самим про-г цессом без воздействи  управл ющего сигнала извне и происходит при изменении коллекторного напр жени  зистора на напр жение другого знака. Транзистор включаетс  инверсно и находитс  в насьщении (дл  тpaнзиctopoв не допускающих инверсного включени  при больших токах, параллельно следует включать диоды) до тех пор, пока ток, накопленньш в полуобмотке, не упадет до нул  (фиг.Зк) После этого транзистор должен был бы заперетьс , а колебательный процесс вновь бы развивалс  (фиг.Зд, штрихова  лини ) Транзистор, однако,не запираетс , а продолжает находитьс  в насыщении благодар  поступлению на его базу сигнала (Зб), приход щего несколько ранее. Ток в данной полуобмотке падает до нул , а затем увеличиваетс  в противоположном направлении (фиГоЗк), не вли   на форму коллекторного напр жени  о Рост осуществл етс  до поступлени  заднего фронта последовательности (), запирани  другого транзистора, и процесс повтор етс о

3

Таким образом, транзисторы не участвуют ь ломмутации мощноети Включение транзисторов производитс  в соответствующие моменты колебательным процессоМо Изменение токов и напр жений производитс  без вли ни  активных элементов - транзисторов, а только пассивными элементами: индук- тивност ми трансформаторов., конденсаторами 10. и 11 и паразитными емкост ми транзисторов 6, обмоток трансформаторов, монтажа, т.ео тем, что образует колебательный контур Отсюда следует, что уровень излучаемых помех определ етс  элементами и конструкцией колебательного контура и скоростью протекани  колебательного процессао Поскольку процессы в устройстве ограничены колебательным конту- ром, а элементы контура конструктивно четко определеныJ локализаци  излучаемых помех не вызывает технических трудностей. Серьезно облегчает задачу возможность снижени  скорости протек ани  колебательного процесса. Фронты коллекторных напр жений могут быть доведены соответствующим выбором величины конденсаторов 10 и 11 до ве13

личин - без вс кого вли ни  на КПД

устройства. Таким образом, частота, на которой работает устройство, может быть значительно увеличена по сравнению с известным устройством.

Работа под нагрузкой не оказывает вли ни  на коллекторные напр жени  транзисторов. Дл  понимани  работы рассмотрим вначале простой случай - работу устройства, построенного на одной  чейке ()o Теперь еще до пос туплени  импульса. (фиг,3б,а) ток, запасенный в полуобмотках за врем : действи  импульса (фиг„Зп-рГ, упадет до нул , вызыва  деформацию плоской вершины импульса коллекторного напр жени  (фиг,3н,о)„ Включение силового транзистора теперь создает крутой перепад напр жени  на коллекторе Генерируетс  помеха, вызванна  коммутацией мощности, произведенной транзистором. Введение второй  чейки устран ет данный недостаток. Так как включение силового транзистора данной  чейки производитс  непосредственно за выключением транзистора первой, питание нагрузки за врем  действи  импульсов Зв будет производитьс  от второй  чейки, а колебательный про

10

ю а о й20 м т   40 с-

39Д357

цесс в первой  чейке будет развиватьс  без деформации траектории Токи в полуобмотках приведены на фиг,3л,м,

Рассмотренна  структура сохран ет . свои свойства в широком диапазоне нагрузок: от полного сброса до максимальной и может быть применена в качестве конверторов малой и средней мощности Увеличение отдаваемой мощности св зано с увеличением рабочих токов через диоды выпр мителей А это, в свою очередь, приводит к воз-, никновению сквозного тока через вык,пю15 чающийс  диод. Растут помехи, и это  вл етс  преп тствием дальнейшему увеличению отдаваемой мощности,, Увеличение числа п- чеек, хот  и эффективно , но приводит к ухудшению массо- габаритных показателей Применение дросселей 12 и конденсаторов 13 позвол ет устранить сквозные токи

По заднему фронту импульсов любой из последовательностей, например

25 За, запираетс  транзистор„ Так, на- , копленньй из обмоток дроссел  (фиго3у,ц), не наход  цепи, вместе с током полуобмотки трансформатора перезар жает конденсаторы 10 и 11 и v

30 все паразитные емкости, формиру  положительный фронт коллекторного напр жени  данного транзистора (фиГоЗд), Соответствующий фронт, но противоположной пол рности, формируетс  на

коллекторе другого транзистора 35

45

50

55

(фиГоЗе), образующего с данным пару Как и ранее, после изменени  знака коллекторного напр жени  на противоположный , транзистор открываетс , преп тству  дальнейшему изменению коллекторных напр жений. Теперь обмотка дроссел  оказываетс  под обратным напр жением (фиГоЗс,т,ф,х), и ток в дросселе начинает падать. После достижени  током нул  другой транзистор должен бьт бы заперетьс , но ток, накопленный в полуобмотках трансформатора , удерживает его в насыщен- ном состо нии Диаграммы коллекторных напр жений остаютс , таким образом , без изменений. Напр жение до и после дроссел  представлены соответственно на фиг о 3с,ф,т,X, Уменьшение тока в дросселе - это и уменьшение тока выпр мительного диода. Равенство тока нулю вызывает запирание диода Одновременно измен етс  напр жение после дроссел  (фиГоЗт,х5, Изменение напр жени  индуцирует про513

тивоположное напр жение на второй обмотке дроссел .

Пол рность напр жени  такова что открываетс  второй диод выпр мител , а втора  обмотка начинает накапливать ток о После запирани  второго транзистора процесс повтор ет- с . Диоды выпр мител , под каким бы напр жением не находились, включают- с  плавно спадающим током и оказьша- ютс  одновременно выключенными. Этим устран ютс  сквозные токи и снижаютс  помехи от увеличени  отдаваемой мощностио Соответствующим выбором величины конденсатора 13 можно довести фронт напр жени  на диодах до

1

- без вс кого вли ни  на КПД и еще

понизить уровень помех„ ,

Вли ние дроссел  на колебательный процесс ничем не отличаетс  от вли ни  полуобмоток трансформатора: теперь они совместно формируют траекторию рабочего цикла„ Снижение помех может быть получено при использовании в качестве дросселей 12 индуктивности рассе ни  трансформатора 7 Необходима  величина индуктивности находитс  соответствующим выбором моточных данных трансформатора и его конструтстивным исполнением

Уменьшение уровн  излучаемых помех удаетс  достигнуть за счет полного устранени  сквозных токов, режимо вынужденного включени  транзисторов, за счет возможности доведени  фронто

импульсов напр жени  на силовых тран/j зисторах до - без ухудшени  КПД,

5

0

5 о

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1, Преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий по меньшей мере две  чейки, кажда  из которых содержит усилитель мощности с выходным трансформатором, во вторичную обмотку которого включены двухпо- лупериодный выпр митель со средней точкой и фильтр, дроссель которого включен последовательно в одну выходную шину, а конденсатор хгоединен первой обкладкой с выводом дроссел  и второй обкладкой - с другой выходной шиной, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  надежности путем исключени  сквозных токов в диодах выпр мител , введен узел задержки в каждую  чейку, а дроссель выполнен двухобмоточньм, причем обмотки дроссел  включены встречно, а кажда  из обмоток включена между свободным концом вторичной обмотки выходного трансформатора и диодом выпр мител , узлы задержки соединены последовательно между собой и последовательно с усилителем мощности

   2,, Преобразователь по По1, о т - л и чающийс  тем, что, с целью уменьшени  уровн  помех путем бестокового переключени  полупроводниковых ключей, обмотки выходного трансформатора шунтированы конденсатором , образующим LC-контуро

   Зо Преобразователь по и 2, отличающийс  тем, что индуктивность рассе ни  выходного трансформатора использована в качестве индуктивности ЪС-контура

   Узе/t sa epjffffu

   риъ.2

   4

   W1НИ44

   ММ

   и I

   -т

   Т П 1ГТ1ПГм

   I III ||, I м-rtf-Uii-мФ-4Ш-ЫР-ДИ-

   жзг

   I III 11

   . t

   1НИ44

   ММ

   г t