SU911671A1 - Двухтактный конвертор - Google Patents

Description

(54) ДВУХТАКТНЫЙ КОНВЕРТОР

Изобретение относитс  ко вторичным источникам питани , в частности к преобразовател м напр жени , и может быть использовано в радиоэлектронной и ргщиотехннческой промышленности .

Дл  питани  различной аппаратуры примен ютс  конверторы, выполненные по полумостовой или мостовой схеме с непосредственным выпр млением сетевогЬ напр жени  и дальнейшим преобразованием его на повышенной частоте в необходимые номиналы посто нного напр жени . В реальных схемах конверторов мостового или полумостового типа возникает асимметри  работы плечей моста, например, из-за технологического разброса параметров транзисторов, диодов,-при изменении тока нагрузки и т.д.

Известен конвертор,.выполненный по двухтактной схеме, содержащий выходной трансформатор с дополнительной обмоткой и обмотками положительной обратной св зи, коммутирующий дроссель с дополнительной обмоткой, юдсоединенной к дополнительной обмотке трансформатора Cl 1. В известном устройстве удалось устранить только одну из причин

а И1«четрии - технологический разброс по пр мому напр жению база-эмиттер- i ных переходов транзисторов н последовательно включенных с дросселем

ДИОДОВ .

Известен также двухтактный полумостовой конвертор, содержащий трансфоЕадатор , первична  обмотка которого включена в диагональ моста, обмот10 ки положительной обратной св з1/ подключены через базовые резисторы к база-эмиттерным переходам транзисторов , индуктивный элемент, обмотки которого св заны через разделитель15 ные диоды и дополнительные обмотки транзистора с указанными база-эмиттернымн переходами. В указанном конверторе длительность перемагничиваНи  дроссел  не зависит от техноло20 гического разброса по пр мому напр жению эмиттерных переходов транзисторов . Дл  возможности симметрировани  работы схемы введен переменный резистор U21.

25

Существенными недостатками данного конвертора  вл ютс  ручна  регулировка переменным резистором н относительно узкий.диапазон регулиров30 ки по устранению асимметрии. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому  вл етс  двухтактный конвертор, содержащий мост, плечи которого образованы коммутирующими транзисторами, и емкостным делителем трансформатор, первична  обмотка которого включена в одну диагональ мос та, друга  диагональ которого подклю чена ко входным выводам, а вторична  через выпр митель и емкостный фильтр подсоединена к выходным выводам , при этом обмотки положительной обратной св зи через базовые резисторы подключены к база-эмиттерным переходам коммутирукадих транзисторов , два частртозадающих индуктивных элемента, обмотки которых св заны через разделительные диоды и дополнительные обмотки транс форматора с указанными база-эмиттерньп4и переходами. Симметрирование плеч указанного конвертора осуществл етс  вручную переменным резистором а дл  повышени  устойчивости отсимметрированного состо ни  параллельно первичной обмотке теансформатора подключен конденсатор . Указанный конвертор характеризуетс  тем, что подключени  параллельно первичной обмотке трансформатора конденсатора недостаточно дл  устранени  асимметрии работы плеч конвертора , и требуемс  регулировка переменным резистором вручную. Лодцержание же устойчивости предварительно ртсимметрирЬванного переменньм резис тором состо ни  схемы с помощью указанного конденсатора эффективно лишь при небольших изменени х рабочей температуры и при условии иезначи гельного разброса параметров тран|зистрра . Кроме того, наличие конденсатора в данном конверторе ухудшает фронты импульсов выходного напр жени . Перечисленные недостатки особенно сказываютс  на работе с увели чением его рабочей частоты. При работе конвертора на повьв еиных часто тах возникающа  разница времени пер магничивани  сердеч«ика дроссел  в пр мом и обратном направлени х приводит к существенной асимметрии дли тельности включенного состо ни  транзисторов и возрастанию коллекто ного тока и рассеивани  мощности од ного из транзисторов, что может при вести к выходу его из стро . Цель изобретени  - автоматическо устранение асимметрии работы схемы. Указанна  цель достигаетс  тем, что в двухтактный конвертор введены резистивный делитель/ включенный па раллельно с емкостным, усилитель, диоды и резисторы, а упом нутые индуктивные элементы выполнены в виде двух обмоточных дросселей, одни из концов обмоток которых подключен к средней точке емкостного делител , а вторые концы через последовательно соединенные диод и резистор подключены к выходу усилител , вход которого соединен со средней точкой резистивного делител . При этом первична  обмотка трансформатора может иметь отвод, соединенный со входами двух однополупериодных выпр мителей, каждый из которых содержит диод и конденсатор, выходами подключенных ко входным питакнцим выводам усилител . На чертеже изображена принципиальна  схема двухтактного конвертора . Устройство содержит мост, образованный емкостным делителем напр жени  на конденса1ррах 1 и 2 и коммутирующими транзисторами 3 и 4, трансформатор 5, первична  обмотка б которого включена в диагональ моста, вторична  обмотка 7 через выпр митель 8 и емкостный фильтр 9 подсоединена к выходным выводам конвертора, а обмотки 10 и 11 положительной обратной СВЯЗИ через базовые резисторы 12 и 13 подключены к база-эмитт.ёрным переходам транзисторов 3 и 4, два двухобмоточных частотозадающих дроссел  14 и 15, цервые обмотки 16 и 17 которых св заны через разделительные диоды 18 и 19 и дополнительные обмотки 20 и 21 трансформатора 5 с указанными база-эмиттерными переходами, резистивный делителъ, образованный резисторами 22 и 23, включающий параллельно емкостному делителю 1 и 2, усилитель 24, два однополупериодных выпр мител , образованных диодами 25 и 26 и конденса;торами 27 и 28 соответственно , входы выпр мителей соединены с дополнительным отводом 29 первичной обмотки б трансформатора 5, вторые обмотки 30 и 31 дросселей 14 и 15, подключенные,одним концом к средней точке, емкостного делител  1 и 2, вторым концом через последовательно соединенные диоды 32 и 33 и резистсфы 34 .и 35 сё: заны с выходом делител  22 И:23. Конвертор снабжён диодами 36 и 37, включенными параллельно база-эмиттерным переходам транзисторов 3 и 4 дл  защиты последних от пробо  обратным напр жением, и конденсатором 38, включенным ме вду входом усилител  24. и средней точкой емкостно|го делител  1 и 2. Конвертор работает следующим образом . Допустим, что трйнзистор 4 открыт J. тогда обмотка 6 оказываетс  подключенной к конденсатору 2, и под действием напр жени , приложенного к ней, начинаетс  перемагничивание сердечника трансформатора 5. Транзистор 4 открыт током, протекающем через его эмиттерный переход от обмотки 11 чербз резистор 13. Транзис тор 3 закрыт под действием пр мого напр жени  на диоде 36 за счет тока , протекакадего от обмотки 10 через резистор 12. Сердечник дроссел  15 начинает перемагничиватьс  в пр мом направлении под действием напр жени  обмотки 21, приложенного к обмотке 17 через эмиттерный переход транзистора 4 и разделительный диод 19. Одновременно происходит перемагничива ние в обратном, направлении сердечника дро.ссел  14 за счет действи  на его обмотках 16 и 30 напр жений самоиндукции, возникших в результате переключени  конвертора в предыдущем такте и смены пол рности напр жений на обмотках 10 и 20. Перемагничивание сердечника дроссел  14 в обратном направлении происходит по двум цеп м: одна образована обмоткой 16, разделительным диодом 18 диодом 36 и обмоткой 20 трансформат ра 5, друга  - обмоткой 30, диодом 3 резистором 34 и выходом усилител  2 К окончанию перемагнйчивани  сер дечника дроссел  15 в пр мом направлении происходит частичное пере магничивание сердечника дроссел  14 в обратном направлении. В момент на сьицени  сердечника дроссел  15 возникает запирающий импульс тока через диод 19, обеспечива  активное запирание транзистора 4. Начинаетс  процесс смены пол рностей напр жени  на обмотках трансформатора 5. Открываетс  транзистор 3 током, про текающим через резистор 12 от обмотки 10, подключа  обмотку 6 к конденсатору 1. Х&юд 18 открыйаетс , подключа  обмотку 16 к обмотке 20 чере открытый эмиттерный переход транзистора 3. Происходит перемагничивание сердечника дроссел  14 в -пр мом направлении , а дроссел  15 - в обратном . Далее процессы в конверторе про исход т как и при открытом транзисто ре 4. При этом врем , в течение которого происходит перемагничивание сердечника дроссел  14 в пр мом направлении , зависит от степени его перемагнйчивани  в обратном направлении в предыдущем такте. Таким образом, регулиру  степень перемагнйчивани  сердечников дросселей 14 и 15 в обратном направлении, можно регулировать длительность вклю ченных состо ний транзисторов 3 и 4 Это и используетс  в предлагаемом конверторе дл  устранени  асимметрии работы его плеч. При симметричной работе конвертора напр жени  на конденсаторах 1 и 2 равны между собой. Резисторы 22 и 23 выраны равными, поэтому напр жение, поступающее с диагонали моста, образованного элементами 1, 2, 22 и 23, на вход усилител  24, равно нулю. При этом выходное напр жение усилител  24, работающего как повторитель напр жени , также равно нулю, при равных величинах дополнительных рези -;торов 34 и 35 скорости перемагнйчивани  сердечников дросселей 14 и 15 в обратном направлении равны, и длительности включенных состо ний транзисторов 3 и 4 одинаковы. Допустим возникают причины, вызывающие перекос схемы, а именн.о увеличиваетс  длительность включенного с-осто ни  одного из транзисторов, например транзистора 3. Происходит перераспределение напр жений на конденсаторах 1 и 2, по вл етс  сигнал разбаланса моста, образованного элементами 1, 2, 22 и 23. Этот сигнал усиливаетс  и с выхода усилител  24 подаетс  в диагональ другого моста, образованного обмотками 30. и 31, цепочкой диод 32 .резистор 34 и цепочкой диод 33-резистор 35, вызыва  уменьшение скорости перемагнйчивани  сердечника дроссел  14 и одновременное увеличение скорости перемагнйчивани  сердечника дроссел  15. Это, в своюочередь, приводит к уменьшению времени включенного состо ни  транзистора 3 и увеличению времени включенного состо ни  транзистора 4. Таким образом, симметри  работы плеч конвертора восстанавливаетс . -4 Питание усилител  24 осуществл етс  двухпол рным напр жение, полученным относительно средней точки емкостного делител  1 и 2 Дл  этого в конвер- рре первична  обмотка 6 трансформатора 5 снабжена дополнительным отводом 29, соединенным со входами двух однополупериодных выпр мителей , каждый из которых содержит диод и конденсатор, а выходы которых подключены ко входам питани  усилител  24. Дл  сглаживани  Пульсаций напр жени , поступающего на рабочий вход усилител , конвертор снабжен конденсатором 38. Применение предлагаемого устройства обеспечивает эффективное устранение .эсимметрии, вызванной различными причинами, исключает ручные регулировки , улучшает форму выходного напр жени , повышает надежность онвертора, что особенно важно в усР9ЙЯХ серийного производства, кога есть веро тность установки в конертор транзисторов и других элеменов со значительным разбросом параетров , и в услови х эксплуатации ри изменении температуры окружающей реды в широких пределах. Кроме то- . о, конвертор может работать на повышеиных частотах пор дка 40 кГц без ухудшени  симметрии.

Claims (3)

1. Двухтактный конвертор, содержащий мост, плечи которого образованы коммутирующими транзисторами и емкостным делителем, трансформатор, первична  обмотка которого, включена в одну диагональ моста, друга  диагональ которогд подключена ко входным выводам, а вторична  обмотка через выпр митель и емкостный фильтр подсоединена к выходным выводам , при этом обмотки Ik)лoжитeльнрй обратной св зи через базовые резисторы подключены к база-эмиттерным переходам соответствукидих транзисторов , два частотозадан цих индуктивных элемента, обмотки которых св заны через разделительные диоды и дополнительные обмотки трансформатора с указанными база-эмиттерными переходами, отличающийс  тем, что, с целью автоматического устранени  асимметрии работы конвер ,тора, в него введены резистивный делитель,- включенный параллельно емкостному делителю, усилитель, диоды и резисторы, а упом нутые индуктив-. .ные элементы выполнены в виде двух обмоточных дросселей, один из концов обмоток которых подключены к средней точке емкостного делител , а вторые концы через последовательно соединенные диод и резистор св заны с выходом усилител , вход которого соединен со средней точкой резистивного делител .

2. Конвертор по п.1, отличающийс  тем, что в качестве цепи питани  усилител  использован отвод первичной обмотки трансформатора , соединенный через однополупериодные выпр мители, каждый из которых содержит диод и конденсатор, со входными питающими выводами усилител  .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 568123, кл. Н 02 М 3/335, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2166576, 20.05.75.

3.Авторское свидетельство СССР № 675555/ кл. Н 02 М 3/335., 1975.

Г