 |
УКРАЇНА |
(19) UA (11) 23605
(13) А
(51)6 H02 M 7/26; H02 M 1/10 |
ДЕРЖАВНЕ
ПАТЕНТНЕ
ВІДОМСТВО |
ОПИС ДО ПАТЕНТУ
НА ВИНАХІД
без проведения експертизи по суті
на підставі Постанови Верховної Ради України
№ 3769-ХII від 23.ХII.1993 р. |
| Публікується в редакції заявника |
(54) НАПІВПРОВІДНИКОВИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ 3 ПАДАЮЧОЮ ЗОВНІШНЬОЮ ВОЛЬТАМПЕРНОЮ ХАРАКТЕРИСТИКОЮ
| 1 | 2 |
|---|
(21) 96124735
(22) 19.12.96 (24)02.06.98
(46) 31.08.98. Бюл. №4
(47) 02.06.98
(72) Широков Владімір Леонідович (RU), Пакідов Алексей Петровіч (RU),
Руковчук Владімір Павловіч (RU), Махлін Наум Мордухович, Керцман Соломон Аронович, Федотенков Вячеслав Георгійович
(73) Мале приватне науково-виробниче підприємство "Соломон" |
(57) Полупроводниковый преобразователь с
падающей внешней вольтамперной характеристикой, содержащий нерегулируемый
инвертор с ненасыщающимся силовым выходным трансформатором, содержащим основной сердечник,
первичную и вторичную обмотки, отличающийся тем, что в
силовой выходной трансформатор введен дополнительный сердечник с немагнитным
зазором, причем первичная обмотка трансформатора расположена на основном сердечнике,
а вторичная обмотка - на основном и дополнительном сердечнике.
|
Изобретение относится к источникам
вторичного электропитания, в частности к преобразователям-инверторам и конверторам с падающей
внешней вольт-амперной характеристикой и гальванической развязкой нагрузки от питающей сети,
и используется преимущественно в электротехнике, электронике и радиоэлектронике.
В электротехнике и радиоэлектронике широко распространены устройства, предназначенные
для питания нагрузок с изменяющимся в широких пределах сопротивлением, например, для питания лазеров,
газоразрядных ламп, электрохимических технологических установок, заряда накопительных конденсаторов,
аккумуляторных батарей - то есть для работы в режиме источника тока.
Известен преобразователь постоянного тока, содержащий нерегулируемый инвертор
с трансформаторным выходом, выпрямитель, индуктивно-емкостной фильтр, регулятор тока
непрерывного действия с узлом обратной связи по току, емкостной накопитель, вспомогательный
конденсатор, узел коммутации и дополнительный зарядный резистор, причем выход инвертора
подключен ко входу выпрямителя, один полюс постоянного тока которого через дроссель
индуктивно-емкостного фильтра последовательно подключен к регулятору тока с узлом обратной
связи по току, при этом выход регулятора тока соединен с одними обкладками емкостного накопителя и
вспомогательного конденсатора, вторые обкладки которых через узел коммутации подключены ко
второму полюсу выпрямителя, между которым и точкой соединения дросселя и регулятора тока
подключен конденсатор индуктивно-емкостного фильтра, а между первым полюсом выпрямителя и точкой
соединения емкостного накопителя и вспомогательного конденсатора включен дополнительный зарядный
резистор [Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры,- М.:
Радио и связь.-1981.-С. 193].
Недостатками такого преобразователя являются сложность схемы, наличие в выходной цепи
полупроводникового ключа, который должен быть рассчитан на наибольший ток нагрузки, активные потери
на дополнительном зарядном резисторе.
Известен также преобразователь, содержащий двухтактный транзисторный автогенератор
с ненасыщающимся силовым трансформатором и насыщающимся трансформатором управления, входная обмотка
которого включена последовательно с выходной обмоткой силового трансформатора и нагрузкой
автогенератора [Патент США № 2748274, кл. 250-36,29.05.1956].
Недостатками такого преобразователя являются срыв генерации при холостом ходе или при
малых нагрузках преобразователя, сравнительно узкий диапазон изменения нагрузки, в котором сигнал
управления силовыми транзисторами пропорционален току его нагрузки, низкий коэффициент полезного действия. 30
В качестве прототипа заявляемого изобретения принят полупроводниковый преобразователь
с падающей внешней вольт-амперной характеристикой, содержащий нерегулируемый инвертор с
ненасыщающимся силовым выходным трансформатором, содержащим основной сердечник, первичную и
вторичную обмотки [Ромаш Э.М. Источники вторичного электро-питания радиоэлектронной аппаратуры.
М.: Радио и связь, 1981.-С.190].
Основной недостаток такого преобразователя - низкий коэффициент полезного действия
(не более 30-40%) из-за активных потерь на токоограничивающем резисторе.
В основу изобретения поставлена задача повышения экономичности полупроводникового
преобразователя с падающей внешней вольт-амперной характеристикой путем усовершенствования
электрической схемы силового выходного трансформатора, что позволяет снизить активные потери
в токоограничивающем резисторе и тем самым увеличить коэффициент полезного действия преобразователя.
Суть изобретения состоит в том, что в полупроводниковом преобразователе с падающей внешней
вольт-амперной характеристикой, содержащем нерегулируемый инвертор с ненасыщающимся силовым
входным трансформатором, содержащим основной сердечник, первичную и вторичную обмотки,
согласно изобретению, в силовой выходной трансформатор введен дополнительный сердечник
с немагнитным зазором, причем первичная обмотка трансформатора расположена на основном сердечнике,
а вторичная обмотка - на основном и дополнительном сердечнике.
Заявляемый преобразователь отличается от известного наличием дополнительного сердечника
в цепи силового выходного трансформатора и особенностью расположения его обмоток.
Такое техническое решение позволяет объединить трансформатор с жесткой внешней
характеристикой и дроссель переменного тока, чем обеспечивается падающая внешняя характеристика
инвертора и преобразователя в целом.
Экспериментальная связь между первичной и вторичной обмотками обеспечивается тем,
что вторичная обмотка охватывает основной сердечник трансформатора, дроссель переменного тока
образуется за счет того, что вторичная обмотка охватывает дополнительный сердечник трансформатора,
а также за счет повышенного магнитного рассеяния вторичной обмотки. Дополнительный сердечник
силового выходного трансформатора выполнен с немагнитным зазором, что предотвращает его насыщение
и искажение формы кривой выходного напряжения при изменении тока нагрузки инвертора,
а также повышает стабильность индуктивности дросселя.
Активные потери в предлагаемом преобразователе незначительны и определяются, в основном,
сечением проводов обмоток силового выходного трансформатора.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - пример
конкретного исполнения силового выходного трансформатора инвертора предлагаемого преобразователя.
Предлагаемый преобразователь содержит нерегулируемый инвертор 1 с не насыщающимся
силовым выходным трансформатором 2, вторичная обмотка которого подключена через выпрямитель 3
и фильтр 4 к нагрузке 5 в случае преобразователя постоянного тока (конвертора).
В случае преобразователя переменного тока (инвертора) вторичная обмотка силового выходного
трансформатора 2 подключена к нагрузке 5 непосредственно.
Магнитная система силового выходного трансформатора 2, представленная на фиг. 2,
состоит из основного сердечника 6 и дополнительного сердечника 7 с немагнитным зазором 8.
Первичная обмотка 9 силового выходного трансформатора 2 расположена на основном сердечнике 6,
а вторичная обмотка 10 охватывает оба сердечника - основной 6 и дополнительный 7.
Устройство работает следующим образом.
Входным напряжением предлагаемого преобразователя является напряжение постоянного тока.
В инверторе 1 осуществляется преобразование постоянного тока в высокочастотное напряжение
переменного тока, которое поступает на первичную обмотку силового выходного трансформатора 2.
Со вторичной обмотки трансформатора 2 высокочастотное напряжение поступает либо непосредственно
на нагрузку 5, либо на вход высокочастотного выпрямителя 3, выход постоянного тока которого
подключен либо непосредственно к нагрузке 5, либо через сглаживающий фильтр 4.
Инвертор 1 может быть выполнен в виде автогенератора или усилителя мощности с
независимым возбуждением по одноконтактной или двухконтактной схеме.
Особенностью предлагаемого преобразователя является также то, что в силу
индуктивного характера выходной цепи инвертора в случае ее нагрузки на выпрямитель
динамические потери на диодах выпрямителя уменьшаются по сравнению с инвертором с
прямоугольной формой выходного напряжения.
Макет предлагаемого преобразователя, который был использован в качестве
преобразователя постоянного тока мощностью до 25 Вт, был использован при изменении
сопротивления нагрузки от 0 до 20 Ом. Ток нагрузки при этом изменялся от 1,3 до 0,8 А
соответственно. При номинальном напряжении на нагрузке 15 В и токе нагрузки 1 А
коэффициент полезного действия преобразователя составил 86%.
Фиг. 1
Фиг. 2
|
yahoo
(38044) 4563080
Полупроводниковый преобразователь с падающей внешней вольтамперной характеристикой