SU1757049A2 - Полумостовой преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Использование- в системах вторичного электропитани . Сущность изобретени : ; преобразователь содержит источник 1 входного напр жени  с выводом от средней точки 2, трансформатор 5 с первой 6 и второй 7 первичными обмотками, образующими с одноименными вторичными обмотками 8 и 9 соответственно первую 10 и вторую 11 секции , транзисторы 3 и 4. первый 16 и второй 17 возвратные диоды, блок 18 управлени  и выпр митель с фильтром. В схему введены перв   и втора  цепочки из последовательно включенных диода 21 и конденсатора 19 и резистор 23, что обеспечивает режим безопасного переключени  транзисторов пре- образовател  без применени  специальных корректирующих дросселей 1 ил.

Description

vj ел VI

g

Ј

ю

Изобретение относитс  к электротехнике , предназначено дл  использовани  в системах вторичного электропитани  и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. № 1661939

Цель изобретени  - повышение надежности и КПД преобразовател  путем обеспечени  работы транзисторов в области безопасных режимов.

На чертеже представлена схема пред- латаемого преобразовател 

Полумостовой преобразователь посто нного напр жени  в посто нное содержит источник 1 входного напр жени  с выводом от средней точки 2, первый 3 и второй 4 транзисторы, трансформатор 5 с первой 6 и второй 7 первичными обмотками, образующими с одноименными вторичными обмотками 8 и 9 соответственно первую 10 и вторую 11 секции, расположенные раздель- но-симметрично на магнитопроводе трансформатора 5, первый 12 и второй 13 Диоды выпр мител , выходной фильтр с дроссе лем 14 и емкостью 15, первый 16 и второй 17 возвратны диоды, подключенные к от- водам первичных обмоток 7 и 6, блок 18 управлени , выходы которого подключены к входам управлени  транзисторов 3 и 4. Обмотки 6 и 7 шунтированы первой и второй цепочками из последовательно включенных диода и конденсатора 19 21 и 20, 22 соответственно и введен резистор 23, подключенный между точками соединени  конденсатора с диодом первой и второй цепочек .

Принцип работы преобразовател  в части передачи энергии с входа на выход мало отличаетс  от общеизвестных схем. Отличие заключаетс  в следующем. Из схемы и маркировки начал и концов обмоток транс- форматора 5 следует, что если сигналами, поступающими от блока 18 управлени , открыт , например, транзистор 3, то в передаче энергии его входа на выход преобразовател  участвуют обмотка 6 секции 10, обмотка 9 секции 11 и диод 13 При наличии паузы между рабочими импульсами в полу периодах , когда закрываетс  например, транзистор 3, измен етс  пол рность напр жени  на обмотках трансформатора 5, накоплен- на  в индуктивности рассе ни  обмотки 6 энерги  передаетс  в нагрузку преобразовател  непосредственно через обмотку 8 той же секции 10 и открываетс  диод 12.

Когда обратное напр жение на нижней части обмотки 6 достигает половины входного напр жени  Uf)X/2, открываетс  диод 17 и остаток энергии соответствующий незначительной индуктивности рассе ни  между обмотками 6 и 8 секции 10, возвращаетс  в сеть. Одновременно с началом разр да энергии индуктивности рассе ни  обмотки 6 и спада тока в ней измен етс  также пол рность напр жени  на дросселе 14 и начинаетс  известный процесс передачи накопленной в нем энергии в нагрузку через диоды 12 и 13 и обмотки 8 и 9 трансформатора 5 с последующим установлением нулевого напр жени  на всех его обмотках. Аналоничные процессы имеют место и в следующем полупериоде, когда открываетс  транзистор 4.

Индуктивность рассе ни  между обмотками разноименных секций в указанных переходных режимах выполн ет функции, аналогичные функци м дроссел  выходного фильтра преобразовател , т.е.  вл етс  дополнением к индуктивности дроссел  14 и способствует или уменьшению габаритов дроссел , или повышению эффективности фильтра .

При каждом отпирании очередного по такту транзистора 3 (или 4). когда оба диода 12 и 13 одновременно открыты, на врем  восстановлени  обратного сопротивлени  диода 12 {или 13) суммарное напр жение обмоток 8 и 9 приложено к индуктивности рассе ни  между указанными вторичными обмотками. Аналогичным образом при отсутствии или недостаточности паузы между рабочими импульсами, когда возможно одновременное открытое состо ние обоих транзисторов на врем  рассасывани  неосновных носителей в области базы запираемого транзистора, напр жение источника питани  приложено к индуктивности между первичными обмотками 6 и 7.

В указанных двух режимах индуктивности рассе ни  между первичными или вторичными обмотками разноименных секций выполн ют уже функции ограничени  сквозных токов через транзисторы 3 и 4 или тока короткого замыкани  через диоды 12 и 13. При этом основна  часть накопленной в указанных индуктивност х энергии передаетс  затем в нагрузку в одном случае непосредственно от вторичных обмоток, а в другом случае - от первичных обмоток через соответствующую вторичную обмотку аналогично указанному

Дл  формировани  безопасной траектории при выключении транзисторов 3 и 4 применены корректирующие цепочки на конденсаторах 19 и 20. диодах 21 и 22 и резисторе 23. При открывании транзистора 3 первична  обмотка трансформатора подключаетс  к верхнему конденсатору источника 1 входного напр жени , напр жение на котором равно половине напр жени  питани  Открываетс  выпр митель на диоде

13 и подключает на вход LC-фильтра напр жение вторичной обмотки 9 трансформатора 5. Энерги  при этом передаетс  в нагрузку и накапливаетс  в LC-фильтре 14- 15.

Одновременно конденсатор 19 зар жаетс  по контуру; первична  обмотка 7 (плюс у начала обмотки), диод 22, резистор 23, конденсатор 19, а конденсатор 20 - по следующему контуру: первична  обмотка 7 (плюс у начала обмотки), диод 220 конденсатор 20. Оба конденсатора зар жаютс  до уровн  половины входного напр жени , после чего конденсаторы 19 и 20 блокируютс  напр жением верхнего конденсатора источника 1 входного напр жени  через диод 21 (пол рность конденсаторов указана на чертеже без скобок),

При смене пол рности управл ющего сигнала транзистор 3 начинает запиратьс . Потенциал эмиттера понижаетс , диод 21 открываетс  и напр жение конденсаторов

19и 20 прикладываетс  к первичной обмотке 6, обесточива  транзистор 3 Поэтому при выключении транзистора 3 его рабоча  точка движетс  по оси токов от максимального значени  до нул , а затем - по оси напр жений от нул  (если пренебречь падением напр жени  в диоде 21) до максимального значени . После выключени  транзистора 3 пол рность напр жени  на трансформаторе мен етс . По истечении переходного процесса, при котором осуществл етс  передача накопленной в первичной обмотке энергии во вторичную цепь (нагрузку) и частично в первичный источник, напр жение на конденсаторах 19 и 20 снова понижаетс  до уровн  нул .

Аналогично при отпирании транзистора 4 конденсатор 19 зар жаетс  по контуру: первична  обмотка 6 (плюс у конца обмотки ), диод 22, конденсатор 19, а конденсатор

20- по контуру: первична  обмотка 6, диод 21. резистор 23, конденсатор 20 (пол рность конденсаторов показана на чертеже в скобках). При смене пол рности управл ющего сигнала транзистор 4 начинает запиратьс , потенциал коллектора поднимаетс , открываетс  диод 22 и напр жени  конденсаторов 19 и 20 прикладываютс  к первичной обмотке, обесточива  транзистор 4. Поэтому рабоча  точка движетс  по оси токов от максимального значени  до нул , а затем - по оси напр жений от нул  до максимального значени 

Введенные цепочки вли ют на работу транзисторов, обеспечива  благопри тную рабочую точку при включении транзисторов , когда пауза между рабочими импульсами силовых транзисторов 3 и 4 очень

маленька  При таком режиме работы обеспечиваетс  отирание транзисторов, когда потенциал на коллекторе фактически равен потенциалу эмиттера. Происходит это сле- дующим образом

Допустим запираетс  транзистор 4 и конденсаторы 19 и 20 зар жаютс  обратной энергией трансформатора 5 по контуру первична  обмотка 7 (плюс у начала обмотки),

диод 22, резистор 23, конденсатор 19 - дл  конденсатора 19, и обмотки 7, конденсатор 20. Пол рность напр жени  на конденсаторах 19 и 20 така  же, как и указано на чертеже (без скобок) Тогда ток через транзистор

3 в момент его включени  равен нулю, так

как потенциал на эмиттере транзистора 3

равен потенциалу верхней точки источника

напр жени , а ток через обмотку 6 определ етс  напр жением конденсаторов 19 и 20.

Следовательно, в момент включени  мощность на транзисторе 3 практически не выдел етс . После включени  транзистора 3 конденсаторы 19 и 20 блокированы напр жением верхней половины источника через

диод 21. При смене пол рности управл ющего сигнала транзистор 3 начинает запиратьс , потенциал эмиттера понижаетс , диод 21 открываетс  и напр жени  конденсаторов 19 и 20 вновь прикладываютс  к

первичной обмотке б, обесточива  транзи- стор 3. Поэтому при выключении транзистора 3 его рабоча  точка движетс  по оси токов от максимального значени  до нул , а затем - по оси напр жений от нул  до максимального значени 

После выключени  транзистора 3 пол рность напр жени  на трансформаторе мен етс , а конденсаторы 19, 20 перезэр жаютс  по контуру: обмотка 6, диод 21, конденсатор 19 - дл  конденсатора 19, и обмотка б, диод 21, резистор 23, конденсатор 20 - дл  конденсатора 20 (пол рность в скобках), подготавлива  благопри тные услови  дл  включени  транзистора 4. Далее процессы дл  транзистора 4 протекают аналогично указанному дл  транзистора 3.

50

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Полумостовой преобразователь посто нного напр жени  в посто нное по авт.св. Ms 1661939, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД и надежности путем 5 обеспечени  работы транзисторов в области безопасных режимов, средний вывод источника входного напр жени  подсоединен в точке соединени  первых выводов введенных конденсаторов, вторые выводы которых через введенные диоды подключе

   ны к соответствующим точкам соединени  форматора с транзисторами и соответству- первых и вторых первичных обмоток транс- ющим выводам введенного резистора