SU1607057A1 - Резонансный самовозбуждающийс преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани . Цель изобретени  - повышение КПД и расширение частотного диапазона. Преобразователь выполнен на транзисторах 1 и 2 разного типа проводимости. Параллельно транзистору 1 включен последовательный колебательный контур, состо щий из первичной обмотки 7 выходного трансформатора 6 и конденсатора 5. Диоды 17 и 18 ограничивают напр жение на конденсаторе 5. При по влении в конце полупериода тока в диодах 17 и 18 происходит форсированное запирание транзисторов 1 и 2 по переходу коллектор-база. Обмотки положительной обратной св зи 8 и 9 обеспечивают самовозбуждение преобразовател . 3 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани .

Цель изобретени  - повышение КПД и расширение частотного диапазона.

На фиг. 1 приведена электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - схема замещени  дл  одного полупериода работы преобразовател ; на фиг. 3 -диаграммы токов и напр жений .

Резонансный преобразователь посто нного напр жени  (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 управл емые ключи, подключенные к входным выводам 3 и 4. Конденсатор 5 входит в колебательный контур. Выходной трансформатор б содержит первичную обмотку 7, обмотки 8, 9 положительной обратной св зи, подключенные через резисторы 10, 11 к управл ющим переходам соответственно первого 1 и второго 2 управл емых ключей. Вторична  обмотка 12 через выходной выпр митель 13 и фильтр 14 подключена к выходным выводам 15, 16 и диодную цепь, состо щую из первого 17 и второго 18 диодов. Индуктив- ность 19, включенна  последовательно с первичной обмоткой 7 трансформатора 6, обозначает индуктивность рассе ни  трансформатора 6. Конструктивно возможно также исполнение индуктивности 19 в виде отдельного дроссел .

В качестве управл емых ключей 1 и 2 использованы транзисторы различного типа проводимости, а свободные концы диодов 17 и 18 подключены к базам этих транзисторов, встречно по отношению проводимости их база-эмиттерных переходов. На схеме замещени  (фиг. 2), иллюстрирующей работу преобразовател  в один полупериод, когда открыт транзисторный ключ 2 и закрыт транзисторный ключ 1, приведены: источник 20 входного напр жени , конденсатор 5, диод 18, эквивалентна  индуктивность 21, включающа  распределенную индуктивность силовой цепи и приведенную к первичной стороне индуктивность рассе ни  трансформатора, индуктивность 22 первичной обмотки, обусловленна  основным магнитным потоком (индуктивность намагничивани ), один из диодов выпр мител  13, выходной фильтр 14 с выходными выводами 23, 24 дл  подключени  нагрузки и транзисторный ключ 2.

Устройство работает следующим обра- зом.

При замыкании транзисторного ключа 2 (см. фиг.. 4) открываетс  диод выпр мител  13 и от входного источника 20 начинает протекать ток по цепи: источник 20, конденсатор 5, индуктивность 21, диод 13. фильтр 14, транзисторный ключ 2, источник 20. Если допустить, что активное сопротивление в этом контуре пренебрежимо мало, напр жени  на диодах равны нулю, напр жение на конденсаторе фильтра 14 посто нно (при достаточно большой его емкости), а ток намагничивани  трансформатора мал, то указанный процесс можно описать уравнением:

l-(E-Uo)

где I - ток коллектора транзисторного ключа 2:

Е - напр жение входного источника 20;

DO - приведенное выходное напр жение;

С - величина емкости конденсатора 5;

L- величина индуктивности 21.

Форма тока коллектора транзисторного ключа приведена на диаграмме 25 (фиг. 5). Напр жение на индуктивности 21 U2,  вл ющеес  производным оттока, приведено на диаграмме 26 и описываетс  выражением

UL(E -Uo)cos (1.) .

Напр жение на конденсаторе 5 выражаетс  формулой

Uc

(Е -Uo)-(E -Uo)cos /и приведено на диаграмме 27. До тех пор, пока открыт диод выпр мител  13, напр жение на индуктивности 22 первичной обмотки посто нно (диаграмма 28), равно напр жению на фильтре 14 Uo и в ней происходит нарастание тока намагничивани . Когда напр жение на конденсаторе 5станет равным напр жению входного источника 20, т.е. , происходит открытие диода 18 и ток намагничивани  индуктивности 22 первичной обмотки замыкаетс  в контуре; индуктивность 22, переход коллектор, база транзистора 2, диод 18, индуктивность 21, индуктивность 22. Указанный момент времени может быть определен:

t2 T arccos ( - .- ,, , Таким об t - Uo /

разом, после завершени  половины периода колебательного процесса и смены знака напр жени  на первичной обмотке 7 (фиг. 1) трансформатора, происходит открытие диода 18 и напр жение первичной обмотки 7 прикладываетс  к еще открытому транзисторному ключу 2, что предотвращает дальнейший рост напр жени  и задерживает формирование отпирающего импульса в обмотке 8 управлени  транзисторного ключа 1.

На интервале времени t2-t3 происходит рассасывание носителей и запирание тран- зисторного ключа 2. Возникает выброс напр жени  на первичной обмотке 7, который трансформируетс  в обмотку 8 управлени  и вызывает открытие транзисторного ключа 1. Начинаетс  формирование второго полупериода колебаний, проход щего аналогично описанному с тем отличием, что теперь происходит разр д емкости и значение напр жени  входного источника необходимо установить равным нулю. т.е. . Фор- ма тока коллектора транзисторного ключа 1 показана на диаграмме 29.

Протекание тока через коллекторно- базовый переход, направление которого соответствует обратному току базы, способ- ствует формированному рассасыванию избыточных носителей и ускоренному запиранию транзисторного ключа 2. Ввиду того. что тип проводимости транзисторного ключа 1 противоположен типа проводимости транзисторного ключа 2, коммутаци  первого протекает аналогично описанному с той лишь разницей, что момент коммутации соответствует разр ду конденсатора 5. Таким образом, форсированное запирание транзисторных ключей способствует уменьщению длительности паузы в работе преобразовател , т.е. такого интервала времени , когда равны нулю напр жение на выходной обмотке 12 трансформатора 6 и ток. отдаваемый преобразователем в выходной фильтр 14. Уменьшение паузы и св занное с этим лo8JJшeниe рабочей частоты позвол ет уменьшить емкость выходного фильтра 14 и увеличить выходную мощность при той же амплитуде тока коллектора транзисторных ключей.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Резонансный самовозбуждающийс  преобразователь посто нного напр жени , содержащий цепочку из двух согласно последовательно соединенных управл емых ключей, подключенную к входным выводам преобразовател , и последовательный колебательный контур, состо щий из первичной обмотки выходного трансформатора и конденсатора и включенный параллельно одному из управл емых ключей, причем вторична  обмотка выходного трансформатора через выходной выпр митель и фильтр соединена с выходными выводами, а кажда  из двух обмоток положительной обратной св зи через резистор соединена с управл ющим переходом соответствующего управл емого ключа, отличающийс  тем. что, с целью повышени  КПД и расширени  частотного диапазона, в качестве управл емых ключей использованы транзисторы разного типа проводимости, подключенные эмиттерами к входным выводам, а точка соединени  первичной обмотки выходного трансформатора и конденсатора соединена со средней точкой введенной цепочки из двух согласно последовательно соединенных диодов, включенной между базами транзисторов так, чтобы направление проводимости диода было противоположно направлению проводимости база-эмиттерного перехода соединенного с ним транзистора.

   5

   2/

   73

   2Z ,

   1U

   23

   - D

   Фи.2

   -11

   2В