SU1467719A1 - Двухтактный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть исполь- зовано в источниках вторичного электропитани . Цель - повышение надеж нести путем снижени  перегрузки транзисторов по току, а изол ции трансформатора по напр жению. Двухтактный преобразователь посто нного напр жени  содержит два силовых транзистора 1, 2,. шунтированньпс обратными диодами 5, 6, база-эмиттерные переходы которых присоединены к вторичным обмоткам 11, 12, 13, 14 управл ющего трансформатора 8 и трансформатора тока 9. Первичные обмотки обоих трансформаторов св заны с выходами блока управлени  . При переключении силовых транзисторов 1, 2 от выводов двух пол рного источника напр жени  через выходные выводы протекает переменный ток, величина которого в любые моменты времени ограничена дросселем 17. При этом дл  огранич1ени  возникающих перенапр жений при резонансных свойствах нагрузки величина напр жени  на выходном .выводе, подключенном к дросселю 17, ограничиваетс  с помощью дополнительных диодов 15, 16. 3 ил. (Л с

Description

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

Цель изобретения - повышение на· дежности двухтактного преобразователя постоянного напряжения путем снижения перегрузок транзисторов по то- 10 ку, а изоляции трансформатора по напряжению.

На фиг.1 и 2 приведена электрическая схема двухтактного преобразователя постоянного напряжения,* на 15 фиг.З - диаграммы напряжений и токов.

• Двухтактный преобразователь постоянного напряжения содержит два силог... вых транзистора 1 и 2, присоединенных к выводам .3 и 4 двухполярного источ- 20 ника напряжения, два обратных диода 5 и 6, блок 7 управления, связанный с трансформатором 8 управления и .' трансформатором 9 тока, первичная обмотка 10 которого подключена к об- 25 щей точке соединения- силовых транзисторов 1 и 2, а вторичные его обмотки 11 и 12 соединены последовательно с· соответствующими обмотками 13 и 14 трансформатора 8 управления и вклю- зд чены во входные цепи силовых транзисторов 1 и 2.

В преобразователь введены дополнительно два диода 15 и 16 и дроссель 17, при этом дополнительные диоды 15 и 16 соединены согласно в последова- 35 тельную цепь, которая подключена в обратной полярности к выводам 3 и 4 двухполярного источника напряжения, а конец первичной обмотки 10 трансформатора 9 тока соединен через ..·; 40 дроссель 17 с точкой соединения дополнительных диодов 15 и 16, которая является выходом преобразователя, р ' .В блоке 7 управления (фиг.2) транзисторы 18 и 19 с трансформатором^ 8 управления образуют двухтактный предварительный усилитель. Управляющие входы транзисторов 18 и 19 соединены с выходами задающего генератора 20, а к их коллекторам подключены вспомогательные обмотки 21 и 22 трансформатора 9 тока через диоды 23 и 24.

Нагрузкой пр_еобразователя является, например, высоковольтный транс: форматор, упрощенная эквивалентная схема которого учитывает суммарную индуктивность рассеяния обмоток и паразитную емкость вторичной обмотки трансформатора.

Преобразователь работает следующим образом.

От задающего генератора 20 на базы транзисторов '18 и 19 поступают напряжения прямоугольной формы, под действием которых транзисторы 18 и 19 поочередно отпираются и запираются в противофазе. На обмотках 13 и 14 трансформатора 8 управления формируются двуполярные импульсы со сдвигом по фазе на полпериода, и отпирающиеся транзисторы 18 и 19 через диоды 23 и 24 поочередно шунтируют вторичные обмотки 21 и 22 трансформатора тока 9. При этом в базовых цепях силовых транзисторов 1 и 2 поочередно действуют суммарные отпирающий и запирающий сигналы от обмоток 13 и 14 трансформатора 8 управления и обмоток 11 t и 12 трансформатора 9 тока, что обеспечивает переключение силовых транзисторов 1 и 2 с частотой, равной частоте задающего генератора, причем отпирающие базовые токи, силовых транзисторов примерно пропорциональны току нагрузки.

Переменное напряжение прямоугольной формы с амплитудой, примерно равной напряжению источника питания, от общей точки силовых транзисторов 1 и 2 поступает через первичную об- мотку 10 трансформатора 9 тока, дроссель. 17 и повышающий трансформатор о эквивалентными параметрами L j, С_п на нагрузку Rh. При большом токе нагрузки процессы в контуре, образованном дросселем, повышающим трансформатором и нагрузкой, имеют аппериодический характер. Амплитуда напряжения на нагрузке не превышает напряжения питания и дополнительные диоды 15 и 16 не отпираются и практически не влияют ;на работу устройства. При-.малых ‘токах нагрузки процессы в контуре имеют колебательный характер и амплитуда напряжения на нагрузке инвертора превышает напряжение питания, что сопровождается превышением выт ходног.о напряжения. При этом в момент времени (Ц, фиг.2), когда напряжение на выходе инвертора (Ug_b|_X ) достигает величины напряжения питания, отпираются дополнительные диоды 15 или 16 в зависимости от полярности напряжения на выходе, а ток дросселя (1др) в эти моменты времени достигает наибольшего значения. В каждом полупериоде можно выделить три этапа. В момент времени, предшествующий переключению силовых транзисторов 1, 2, ток дросселя 17 замыкается через открытый силовой транзистор, первичную обмотку трансформатора 9 тока и дополнительный диод, соединенный с открытым силовым транзистором, нагрузка подключена к соответствующему источнику питания через открытый допол-эд нительный диод и индуктивность рассеяния; ток дросселя 17 больше тока нагрузки. На первом этапе после переключения силовых транзисторов (t₀) ток дросселя 17 сохраняет направление эд и протекает через дополнительный диод, источники питания и обратный диод, энергия, накопленная в дросселе, возвращается в источник питания, ток дросселя 17 уменьшается. Этот этап 20 заканчивается, когда ток дросселя 17 становится равным току нагрузки (t<) и ранее открытый дополнительный диод запирается. С этого момента начинается этап перезаряда емкости Cq, при- 25 водящий к изменению полярности напря .жения на выходе инвертора и на нагрузке. В процессе перезаряда ток дросселя уменьшается до нуля и начи нает нарастать в противоположном нап-эд равлении. В момент перехода тока дросселя через ноль (tj) запирается блокирующий диод и далее ток протекает через открытый силовой транзис тор. Когда напряжение на емкости Cq становится равным напряжению источ35 ника питания, открывается дополниттельный диод, соединенный с открытым силовым транзистором, и этан перезарядки заканчивается (to,). В этот мо- эд мент мгновенное значение тока дросселя 1 7 и индуктивности рассеяния L$ достигает максимума. _____

На третьем этапе (начиная с t^) ток дросселя 17 протекает через первичную обмотку трансформатора 9 тока и открытые силовой транзистор и дополнительный диод} энергия, накопленная в дросселе, частично рассеивается в этих элементах и в базовой цепи силового транзистора; энергия, накопленная в индуктивности рассеяния, -передается частично в нагрузку, частично в емкость С_п, идет затухающий колебательный процесс установления напряжения на нагрузке, равного напряжению источника,. Эти три этапа повторяются в каждом полупериоде.

Амплитуда напряжения на нагрузке максимальна· при холостом ходе инвертора и определяется энергией, накопленной в индуктивности рассеяния Lg к концу этапа перезаряда.

Таким образом, при отсутствии дополнительных диодов амплитуда напряжения на нагрузке может превышать напряжение питания Е_п. Включение дросселя и дополнительных диодов позволя-. ет уменьшить амплитуду напряжения до приемлемого уровня, устанавливая опт ределенное соотношение между величин нами индуктивности рассеяния и индуктивности дросселя. В то же время большая часть энергии, накапливаемой в .дросселе на этапе перезаряда, не рассеивается, а возвращается в источник питания и передается в нагрузку.

Таким образом, использование дросселя в сочетании с дополнительными диодами отличает предлагаемый преобразователь, так как позволяет ограничить амплитуду тока через силовые транзисторы на этапе перезаряда паразитной емкости и обеспечить устойчивое насыщение транзисторов по цепи обратной связи, что сопровождается повышением КПД и надежности инвертора, позволяет уменьшить подъем выходного напряжения, что приводит к улучшению нагрузочной характеристики и расширению диапазона тока нагрузки при работе с выходным высоковольтным трансформатором. В качестве дополнительных диодов.могут быть использованы низкочастотные диоды.

На диаграммах (фиг.З) использованы следующие обозначения: i ьы» , iv^<5 > ΐν_Λ)6 и - соответственно, ток на выходе инвертора, ток через дополнительные диоды 15 и 16 и ток дросселя,' U_Bb)I » - соответственно (в разных масштабах) напряжение на выходе инвертора и напряжение на С_п.

Штрихпунктирной линией выделены одноименные величины для инвертора с дросселем, но без дополнительных диодов .

Claims (1)

1. Формула из обр ете ния

   Двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий два силовых транзистора, шунтированных обратными диодами, включенных последовательно между выводами двухполярного источника напряжения, общий вы5 вод которого присоединен к первому выходному выводу, блок управления, выходы которого подключены к первичной обмотке трансформатора управле- ₅ ния и к управляющей обмотке трансформатора тока, первый вывод первичной обмотки которого присоединен к точке соединения силовых транзисторов, параллельно база-эмиттерным переходам ю которых подключены через резисторы вторичные обмотки трансформатора управления и трансформатора тока, сое чающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения перегрузок транзисторов по току, а изоляции трансформатора по напряжению, введены два дополнительных диода и дроссель, включенный между вторым выводом первичной обмотки трансформатора тока и вторым выходным выводом, подключенным к точке соединения двух дополнительных диодов, свободные выводы которых присоединены к выводам двухполярного источника напряжения диненные последовательно, отлит

   Фиг .2