SU1457130A1 - Самовозбуждающийс преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники и м.б. использовано во вторичных источниках электропитани  . Цель - повьппение КПД и надежности путем снижени  коммутационных перегрузок силовых транзисторов. Ус тр-во содержит трансформатор, первична  обмотка 1 которого средним выводом подключена к первому входному выводу, а крайними вьшодами - к коллекторам силовых транзисторов 6, 7, эмиттеры которых соединены с коллектором коммутирующего транзистора 8. Эмиттер коммутирующего транзистора 8 через резистивньш шунт 9 подключен к второму входному вьюоду. Сигнал мгновенного значени  тока первичной обмотки I трансформатора подаетс  с резистивно & (Л

Description

t

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани  .систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД и надежности преобразовател ..

На чертеже изображена электрическа  схема предлагаемого устройства.

Самовозбуждаюдийс  преобразовател посто нного напр жени  содержит первичную обмотку трансформатора со средним выводом 1, вторичную обмотку трансформатора 2, управл ющую обмотк 3, базовые резисторы 4 и 5, силовые транзисторы 6 и 7, коммутирующий тразистор 8, резистивный шунт 9, два диода 10 и 11 цепи управлени , два запираюшрх диода 12 и 13, цепь 14 запуска, двухпол рный источник 15 напр жени , первый и второй источники 16 и 17 опорного напр жени , транзисторный усилитель 18 мощности, компаратор 19, пороговый одновибратор 20 RC-фил тр 21, п ть резисторов 22-26 и дополнительньй диод 27.

Устройство работает следующим образом .

В .исходном состо нии, т.е. при наличии напр жени  от двухпол рного источника 15, на выходе транзисторного усилител  18 мощности присутствует положительный управл ющий сигнал и коммутирующий транзистор 8 на- ходита  в открытом состо нии. На выходе порогового одновибратора 20 - положительный уровень напр жени . При включении основного источника

5

0 ,

35

5

30

питани  напр жение поступает на средний вывод первичной обмотки 1 транс- : форматора и входные выводы цепи 14 запуска, при этом силовые транзисторы 6 и 7 наход тс  в закрытом состо нии . После зар да конденсатора цепи запуска до определенной величины в ней срабатьгоает пороговый элемент и на базу силового транзистора 6 поступает управл ющий импульс- пр жени . Транзистор 7 открываетс  и на управл ющей обмотке 3 по вл етс  напр жение, поддерживающее силовой транзистор 6 в открытом состо нии , напр жение вторичной обмотки 2 прикладываетс  к нагрузке, а напр жением дополнительной обмотки трансформатора отключаетс  цепь запуска. Управл ющий ток силового транзистора 6 не протекает через резистивный шунт 9. Управл ющий ток коммутирующего транзистора 8 также не протекает через резистивный шунт 9. На резистив- ном шунте 9 вьщел етс  только ток первичной полуобмотки 1, это позвол ет использовать шунт малой мощности и выделить сигнал тока нагрузки без дополнительных искажений.

На неинвертирующий вход компаратора 19 посто нно подаетс  через резистор 22 уровень положительного напр жени  от первого опорного источника 16 и через резистор 23 сигнал мгновенного значени  тока с резистив- ного шунта 9, одновременно этот сигнал поступает через КС-фильтр 21 и резистор 24 на инвертирующий вход компаратора 19. С помощью RC-фильтра 21 вьщел етс  сигнал посто нной сое31Д

тавл юшей тока первичной обмотки 1 трансформатора. При работе устройства в режиме холостого хода посто нна  составл юща  на выходе ВС-Лильтра не- велика и равна среднему значению тока намагничивани  трансформатора. Порог срабатывани  компаратора 19 настраиваетс  с помощью резисторов 22 и 23 на номинальное значение тока первичной обмотки, как это делаетс  в известных преобразовател х, а на величину тока намагничивани , соответствующего колену характеристики намагничивани  магнитопровода трансформатора . Коммутируемый ток при этом невелик и поэтому потери в силовых транзисторах 6 и 7 в моменты выключени , а также потери в магнитопрово- де трансформатора невелики. Коммутаци  происходит в момент, когда сигнал тока на неинвертирующем входе компаратора 19 достигнет порога срабатывани , при этом на его выходе по вл етс  отрицательный уровень напр жени  , коммутирующий транзистор 8 форсированно запираетс  отрицательным током базы, протекающим через транзисторный усилитель 18 мощности от двухпол рного источника 15. Формированное запирание снижает потери на вьжлючение в коммутирующем транзисторе за счет уменьшени  длительности процесса коммутации Коммутирующий транзистор 8 закрываетс  и прерывает силовой и управл ющий токи транзистора 6, после чего происходит его быстрое запирание посредством вывода неосновных носителей из базы через диод 12. Ток, протекающий через резистивный щунт 9, прекращаетс , напр жение на обмотках трансформатора мен ет пол рности, компаратор 19 возвращаетс  в исходное состо ние, коммутирующий транзистор 8 снова открываетс  и начинает работать силовой транзистор 7. Работа инвертора во втором полупериоде происходит аналогично. Далее процессы повтор ютс .

С увеличением тока нагрузки увеличиваетс  величина его посто нной составл ющей, при этом инвертирующий вход компаратора 19 одновременно сме

304

намагничивани  трансформатора остаетс  неизменной, поэтому и потери трансформатора на перемагничивание с ростом тока нагрузки не увеличиваютс  .

Таким образом, коммутационные потери в силовых транзисторах увеличиваютс  с увеличением тока нагрузки и уменьшаютс  при его уменьиении, КПД инвертора при этом остаетс  неизменным .

Работа устройства при перегрузке на выходе происходит следующим образом .

Сигнал тока первичной обмотки 1 трансформатора поступает с резистив- ного L lyHTa 9 на вход порогового од- новибратора 20 через резистор 26, где сравниваетс  с напр жением второго опорного источника 17. При аварийном увеличении тока выше допустимого значени  пороговый одновибратор 20 сра- батьюает и на его выходе по вл етс  отрицательный импульс напр жени , который поступает через диод 27 на неинвертирующий вход компаратора 19. При этом коммутирующий транзистор 8 закрываетс  на врем  работы одновиб- ратора 20 и инвертор выключаетс .Таким образом, в предлагаемом устройстве не повыщаетс  частота работы

при перегрузке на выходе, а следова

тельно, и нет потерь, привод щих к

35 перегреву силовых транзисторов. При сохранении перегрузки на выходе устройство работает в режиме автомати- ческого повторного включени  от цепи 15 запуска.

40 Положительный технический эффект предлагаемого устройства заключаетс 

в повышении КПД за счет снижени  коммутационных потерь силон 1х транзисторов при уменьшении тока нагруз45 ки ниже номинального значени ;

в снижении потерь на перемагничивание магнитопровода трансформатор

в повышении надежности за счет обеспечени  коммутирующему транзис50 тору режима формированного запирани 

в возможности увеличени  ресурса благодар  снижению величины коммутирующих токов Силовых транзисторов в режимах тока нагрузки меньше номи

щаетс  в отрицательную сторону и по- gg нального;

рог срабатывани  компаратора пр мо в обеспечении защиты, исключающей

пропорционально увеличиваетс . Ток- необходимость увеличени  рабочей чакоммутируемый силовыми транзистора- стоты инвертора

ми, при этом возрастает, а дол  тока транзисторов.

и перегрев силовых

и перегрев силовых

51

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Самовозбуждающийс  преобразователь посто нного напр жени , содержащий трансформатор, вторична  обмотка которого присоединена к выходным выводам, средний вывод первичной обмотки подключен к первому входному выводу, а крайние выводы - к коллекторам силовых транзисторов, базы ко- торых соединены через базовые резисторы с вьшодами управл ющей обмотки трансформатора, цепь запуска, вход которой присоединен к входным выводам , а выход - к базе одного из сило- вых транзисторов, два диода цепи управлени  , дрисоединенные первыми выводами к выводам управл ющей обмотки трансформатора, два запирающих диода , присоединенных вторыми вывода- ми к базам силовых транзисторов, коммутирующий транзистор, коллектор ко- то рого подключен к эмиттерам силовых транзисторов, эмиттер - к первому выводу резистивного щунта, второй вы- вод которого присоединен к второму входному выводу, а база коммутирующего транзистора соединена через усилитель мощности с выходом компаратора , первьй вход которого присоединен через первьй резистор к выходу первого источника опорного напр жени , резисторы , отличающийс  тем, что, с целью повьшени  КПД, надежности путем снижени  коммутацион- ных перегрузок транзисторов, введен

   306

   двухпол рный источник напр жени , второй источник опорного напр жени  RC-фильтр и дбполнительный диод, включенный между первым входом компаратора и выходом введенного порогового одновибратора, первьй вход которого присоединен к средней точке делител , образованного вторым и третьим резисторами и включенного между вторым входным выводом и выходом второго источника опорного напр жени  , при этом входы питани  пер вого и второго источников опорного напр жени  подключены к первому и общему выводам двухпол рного источника напр жени , первый и второй выводы которого присоединены к входам питани  усилител  мощности, порогового одновибратора и компаратора, второй входной вывод которого соединен через четвертый резистор с точкой соединени  резистора и конденсатора ЕС-фильтра, вывод резистора которого присоединен к второму входному выводу, а вывод конденсатора - к общему выводу источника двухпол рного напр жени , подключенному также к второму входу порогового одновибратора и вторым выводам диодов цепи управлени , при этом п тьй резистор включен между первым входом компаратора и вторым входным выводом, а первые выводы запирающих диодов соединены с первым выводом источника двухполюсного напр жени .