Конвертер з фіксованим рівнем обмеження напруги на транзисторі

Реферат: UA 103217 U UA 103217 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки вторинних джерел живлення. Може бути використана в джерелах живлення з підвищеними вимогами до надійності та низькому рівню перешкод, наприклад для живлення відеокамер, охоронних систем. Відомий конвертер, що складається із схеми управління, трансформатора з трьома обмотками, комутуючого транзистора, шунтованого послідовно з'єднаними резистором і конденсатором, а також двох діодів, дроселя та конденсатора фільтра (журнал «Електронні компоненти» № 6, 2002, стор. 106-111). Недоліками даного конвертера є відсутність захисту від перенапруги комутуючого транзистора, великі маса і габарити. Найближчим аналогом пристрою є конвертер, який має захист від перенапруги комутуючого транзистора (патент DE 3537536 А1, Н02М 3/00, 1987), що містить вхідний конденсатор, трансформатор, комутуючий транзистор, перший і другий діоди Шотткі, дросель, вихідний конденсатор. Функцію захисту транзистора від перенапруги виконує ланцюг з двох діодів і конденсатора, з'єднаних таким чином: перший вивід другого діода з'єднаний з першим виводом конденсатора і з другим виводом першого діода. Другий вивід конденсатора з'єднаний з другим виводом трансформатора, третій вивід транзистора з'єднаний з третім виводом трансформатора, другий вивід другого діода з'єднаний з першим виводом транзистора, перший вивід першого діода з'єднаний з першим виводом трансформатора, четвертий вивід трансформатора з'єднаний з першим виводом першого діода Шотткі, п'ятий вивід трансформатора з'єднаний з першим виводом другого діода Шотткі і другим виводом вихідного конденсатора, другий вивід першого діода Шотткі з'єднаний з другим виводом другого діода Шотткі і з першим виводом дроселя, перший вивід вихідного конденсатора з'єднаний з другим виводом дроселя. Змінюючи співвідношення витків первинної обмотки трансформатора, можна встановити необхідний рівень обмеження напруги для конкретного типу транзистора. Конструкція найближчого аналога має два суттєвих недоліки. По-перше, рівень обмеження напруги на транзисторі, з метою його захисту, залежить від вхідної напруги конвертера. Чим вище напруга на вході конвертера, тим вище стає рівень обмеження на транзисторі. Випадковий імпульс на вході конвертера, що перевищує номінальну вхідну напругу може викликати пробої транзистора. Це часто спостерігається під час перехідних процесів включення-виключення приладів. По-друге, конвертер має високий рівень перешкод, обумовлений відсутністю будь-яких демпферних елементів, що зменшують коливальні процеси в паразитних резонансних контурах, утворених індуктивністю розсіювання первинної обмотки трансформатора та паразитною ємністю транзистора. В основу корисної моделі була поставлена задача розробити надійний захист силового транзистора від перенапруги, рівень обмеження напруги, який повинен бути постійний та незалежний від зовнішніх чинників, тобто фіксований. Крім цього, схема повинна ефективно гасити паразитні коливання на транзисторі. Поставлена задача вирішується тим, що в схему конвертера з фіксованим рівнем обмеження напруги на транзисторі, яка містить вхідний конденсатор, трансформатор, комутуючий транзистор, перший і другий діоди Шотткі, дросель, вихідний конденсатор, четвертий вивід трансформатора з'єднаний з першим виводом першого діода Шотткі, п'ятий вивід трансформатора з'єднаний з першим виводом другого діода Шотткі і другим виводом вихідного конденсатора, другий вивід першого діода Шотткі з'єднаний з другим виводом другого діода Шотткі і з першим виводом дроселя, перший вивід вихідного конденсатора з'єднаний з другим виводом дроселя, згідно з корисною моделлю, введено ланцюг з послідовно з'єднаних двох супресорів, демпферного резистора та конденсатора, перший вивід першого конденсатора з'єднаний з першим виводом другого конденсатора і з першим виводом трансформатора, перший вивід транзистора з'єднаний з другим виводом першого конденсатора і другим виводом першого супресора, перший вивід першого супресора з'єднаний з другим виводом другого супресора, перший вивід другого супресора з'єднаний з третім виводом транзистора, другим виводом першого резистора і третім виводом трансформатора, перший вивід першого резистора з'єднаний з другим виводом другого конденсатора. На кресленні наведена структурна схема пристрою. Конвертер з фіксованим рівнем обмеження напруги на транзисторі містить вхідний конденсатор С1, трансформатор TR1, комутуючій транзистор VT1, перший діод Шотткі D1 та другий діод Шотткі D2, дросель L1, вихідний конденсатор С3, четвертий вивід трансформатора TR1 з'єднаний з першим виводом першого діода Шотткі D1, п'ятий вивід трансформатора TR1 з'єднаний з першим виводом другого діода Шотткі D2 та другим виводом вихідного конденсатора С3, другий вивід першого діода Шотткі D1 з'єднаний з другим виводом другого діода Шотткі D2 та з першим виводом дроселя L1, перший вивід вихідного конденсатора С3 з'єднаний з другим виводом дроселя L1, 1 UA 103217 U 5 10 15 20 ланцюг з послідовно з'єднаних першого SP1, другого SP2 супресорів, демпферного резистора R1 та конденсатора С2, перший вивід вхідного конденсатора С1 з'єднаний з першим виводом конденсатора С2 та з першим виводом трансформатора TR1, перший вивід комутуючого транзистора VT1 з'єднаний з другим виводом вхідного конденсатора С1 та другим виводом першого супресора SP1, перший вивід якого з'єднаний з другим виводом другого супресора SP2, перший вивід другого супресора SP2 з'єднаний з третім виводом комутуючого транзистора VT1, другим виводом демпферного резистора R1 та третім виводом трансформатора TR1, перший вивід демпферного резистора з’єднаний з другим виводом конденсатора С2. Пристрій працює наступним чином. Під час прямого ходу транзистор VT1 відкривається і струм з входу конвертера передається за допомогою трансформатора TR1 через діод Шотткі D1 і дросель L1 на вихід конвертера. Дросель L1, пропускаючи через себе струм, накопичує енергію. Під час зворотного ходу транзистор VT1 закривається, і струм з входу конвертера не передається на вихід, проте накопичена енергія дроселя L1 повертається на вихід конвертера через діод Шотткі D2. Накопичена енергія в індуктивності розсіювання трансформатора TR1 викликає високовольтний імпульс, напруга якого може в кілька разів перевищити вхідну напругу. Як тільки напруга імпульсу перевищить сумарну напругу відкриття супресорів SP1 і SP2, вони відкриваються, пропускаючи струм через себе, таким чином, обмежуючи зростання напруги на заданому рівні для безпечної роботи транзистора VT1. Паразитні коливання, викликані високовольтним імпульсом зворотного ходу, ефективно гасяться демпферним резистором R1 і конденсатором С2. Таким чином, поставлена задача була виконана. Корисна модель дозволяє усунути залежність рівня обмеження напругі на комутуючому транзисторі від вхідної напруги і зменшити рівень перешкод. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Конвертер з фіксованим рівнем обмеження напруги на транзисторі, що містить вхідний конденсатор, трансформатор, комутуючий транзистор, перший і другий діоди Шотткі, дросель, вихідний конденсатор, четвертий вивід трансформатора з'єднаний з першим виводом першого діода Шотткі, п'ятий вивід трансформатора з'єднаний з першим виводом другого діода Шотткі і другим виводом вихідного конденсатора, другий вивід першого діода Шотткі з'єднаний з другим виводом другого діода Шотткі і з першим виводом дроселя, перший вивід вихідного конденсатора з'єднаний з другим виводом дроселя, який відрізняється тим, що введено ланцюг з послідовно з'єднаних двох супресорів, демпферного резистора та конденсатора, перший вивід першого конденсатора з'єднаний з першим виводом другого конденсатора і з першим виводом трансформатора, перший вивід транзистора з'єднаний з другим виводом першого конденсатора і другим виводом першого супресора, перший вивід першого супресора з'єднаний з другим виводом другого супресора, перший вивід другого супресора з'єднаний з третім виводом транзистора, другим виводом першого резистора і третім виводом трансформатора, перший вивід першого резистора з'єднаний з другим виводом другого конденсатора. 2 UA 103217 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3