Перетворювач низької змінної напруги у високу постійну

Перетворювач низької змінної напруги у ви соку постійн у, що містить у собі N випрямлячів, N запобіжників, N конденсаторів, N перших транзис торів, N других транзисторів, N перших резисторів, N др уги х резисторі в, N тре ті х резисторів, транс форматор, вторинна обмотка якого розділена на N гальванічно розв'язани х між собою та однакови х за кількістю виткі в секцій , кожна з яки х пер шим виводом приєднана через запобіжник до першого виводу змінної напруги випрямляча, а др угим ви водом приєднана до другого виводу змінної напру ги випрямляча, до позитивного виводу якого при єднаний перший вивід конденсатора, а до негати вного виводу якого приєднані другий вивід конденсатора, емітери першого та 'Другого транзисторів та перший вивід першого резистора, другий ви від якого приєднаний до бази першого транзистора, колектор якого приєднаний до першого виводу другого резистора та до бази другого транзистора, колектор якого приєднаний до першого виводу третього резистора, й, таким чином, утворені N однакових чарунок, вхідні виводи якого утворені виводами первинної обмотки трансформатора, вихідний позитивний вивід, який утворений позитивним виводом випрямляча N-ної за числом чарунки, який відрізняється тим, що др угі виводи другого та третього резисторів у кожній чарунці приєднані до позитивного виводу випрямляча, вихідний негативний вивід утворений базою першого транзистора першої за: числом чарунки, позитивний вивід випрямляча першої за числом чарунки з'єднаний з базою першого транзистора другое за числом чарунки, позитивний вивід випрямляча другої за числом чарунки з'єднаний з базою першого транзистора третьої за числом чарунки й так далі включно до негативного виводу випрямляча N-ної за числом чарунки. Винахід належить до галузі електротехніки, а саме, до перетворювачів низької змінної напруги у високу постійну та може використовуватися у високовольтних джерелах електроживлення апаратури зв'язку та металообробних електротехнологічних установок. Відомі перетворювачі низької змінної напруги у високу постійну [1], що містять у собі випрямляч, перший, другий та третій транзистори, перший, другий, третій, четвертий та п'ятий резистори, конденсатор, стабілітрон, вхідні виводи, вихідні негативний та позитивний виводи та діод, при цьому вихідний негативний вивід утворений негативним виводом випрямляча, до якого приєднані емітери першого та другого транзисторів і один вивід першого резистора, другий вивід якого приєднаний до бази першого транзистора та аноду стабілітрона, колектор першого транзистора приєднаний до бази другого транзистора та першого виводу другого резистора, другий вивід якого приєднаний до катоду стабілітрона й через четвертий резистор до позитивного ви хідного виводу випрямляча Третій резистор першим виводом приєднаний до колектора другого транзистора, а другим виводом приєднаний до бази третього транзистора, емітер якого приєднаний до позитивного виводу випрямляча, а колектор якого приєднаний до аноду діода. Вихідний позитивний вивід, утворений катодом діода, п'ятий резистор першим виводом приєднаний до бази, а другим виводом приєднаний до емітера третього транзистора, а конденсатор першим виводом приєднаний до вихідного позитивного виводу, а др угим виводом приєднаний до вихідного негативного виводу. В такому перетворювачі під час кожного напівперюду зарядний струм конденсатора обмежується шляхом вимикання третього транзистора, завдяки чому підвищується коефіцієнт корисної дії. Недоліками такого перетворювача є- низька надійність, яка зумовлена тим, що вихід з ладу будь-якого елемента, з яких він складається, призводить до виходу з ладу перетворювача у цілому, а також збільшення вихідної напруги на ненаватаженому ході порівняно з її значенням при номіна ю о о 00 28095 льному навантаженні на величину, яка складається з падінь напруги на всіх активних та реактивних опорах елементів, що стоять у силовому колі перетворювача як по змінному, так і по постійному струму при номінальному навантаженні. Найбільш близьким до технічного рішення, яке пропонується, є перетворювач низької змінної напруги у високу постійну [2], що містить у собі N випрямлячів, N запобіжників, N конденсаторів, трансформатор, вторинна обмотка трансформатора розділена на N гальванічно розв'язаних між собою та однакови х за кількістю ви тків секцій, кожна з яких першим виводом приєднана через запобіжник до першого виводу змінної напруги випрямляча, а другим ви водом приєднана до др угого ви воду змінної напруги випрямляча, до позитивного виводу випрямляча приєднаний перший вивід конденсатора, а до негативного виводу випрямляча приєднаний другий вивід конденсатора й, таким чином, утворено N однакових чарунок, вхідні виводи, які утворені виводами первинної обмотки трансформатора, вихідний негативний вивід, який утворений негативним виводом випрямляча першої за числом чарунки, вихідний позитивний вивід, який утворений позитивним виводом випрямляча N-ної за числом чарунки, а позитивний вивід випрямляча першої за числом чарунки з'єднаний з негативним виводом випрямляча другої за числом чарунки, позитивний вивід випрямляча другої за числом чарунки з'єднаний з негативним виводом випрямляча третьої за числом чарунки й так далі, включно до негативного виводу випрямляча N-HOI за числом чарунки. Такі перетворювачі мають підвищену надійність порівняно з Іншими аналогами, завдяки тому, що кожна з N секцій вторинної обмотки та кожен з N випрямлячів та конденсаторів знаходиться у "гарячому" резерві відносно до всіх інши х аналогічних елементів перетворювача. При обриві провідника у будь-якій з N секцій вторинної обмотки або закорочуванні будь-якого з N конденсаторів чи з N випрямлячів зберігається нормальне функціонування перетворювача й забезпечуються його номінальні вихідні параметри. Недоліком такого перетворювача низької змінної напруги у високу постійну є збільшення вихідної напруги при роботі в режимі ненаватаженого ходу порівняно з її рівнем при роботі в режимі номінального навантаження. Виникає це збільшення вихідної напруги через те, що при роботі в режимі ненаватаженого ходу кожен з конденсаторів заряджається до напруги, що відповідає максимальній амплітуді високочастотних згасаючих коливань напруги, що виникають кожного напівперіоду на виводах усіх секцій вторинної обмотки трансформатора, а ця максимальна амплітуда значно перевищує максимальну амплітуду коливань під навантаженням. В основу винаходу поставлено задачу: у перетворювачі низької змінної напруги у високу постійну шля хом підключення додаткового навантаження до виходу кожного з N випрямлячів забезпечити зниження рівня вихідної напруги при роботі в режимі ненаватаженого ходу й наближення його до рівня цієї напруги при роботі в режимі номінального навантаження. Поставлена задача досягається тим, що у пе ретворювачі низької змінної напруги у високу постійну, що містить у собі N випрямлячів, N запобіжників, N конденсаторів, N перших транзисторів, N други х транзисторів, N перших резисторів, N других резисторів, N третіх резисторів, трансформатор, вторинна обмотка якого розділена на N гальванічно розв'язаних між собою та однакових за кількістю витків секцій, кожна з яких першим виводом приєднана через запобіжник до першого виводу змінної напруги випрямляча, а другим виводом приєднана до другого виводу змінної напруги випрямляча, до позитивного виводу якого приєднаний перший вивід конденсатора, а до негативного виводу якого приєднані другий вивід конденсатора, емітери першого та другого транзисторів та перший ви від першо го резистора , др угий вивід якого приєднаний до бази першого транзистора, колектор якого приєднаний до першого виводу третього резистора та до бази другого транзистора, колектор якого приєднаний до першого виводу другого резистора, й, таким чином, утворено N однакових чарунок, вхідні виводи, які утворені виводами первинної обмотки трансформатора, вихідний позитивний вивід, який утворений позитивним виводом випрямляча N-ної за числом чарунки, другі виводи другого та третього резисторів у кожній чарунці приєднані до позитивного виводу випрямляча, вихідний негативній вивід утворений базою першого транзистора першої за числом чарунки, позитивний вивід випрямляча першої за числом чарунки з'єднаний з базою першого транзистора другої за числом чарунки, позитивний вивід випрямляча другої за числом чарунки з'єднаний з базою першого транзистора третьої за числом чарунки й так далі, включно до негативного виводу випрямляча N-ної за числом чарунки. Досягнення нового технічного результату полягає в тому, що при роботі в режимі ненаватаженого ходу, коли струм навантаження дорівнює нулю, напруга на першому резисторі кожної чарунки теж дорівнює нулю. При цьому в усі х чарунках перший транзистор закритий, а другий транзистор відкритий, й через нього та третій резистор протікатиме струм від позитивного виводу випрямляча до його негативного виводу, що призведе до додаткового навантаження усіх секцій вторинної обмотки. Завдяки додатковому навантаженню, збільшиться згасання й зменшиться максимальна амплітуда затухаючи х коливань напруги на виводах кожної з N секцій вторинної обмотки трансформатора. Внаслідок цього, зменшиться рівень вихідної напруги перетворювача, що дорівнює сумі напруг на N конденсаторах, й наблизиться до рівня цієї напруги при роботі в режимі номінального навантаження. Таким чином, поставлена в основу винаходу задача вирішена завдяки сукупності суттєвих ознак, що запропоновані у формулі винаходу. На фігурі зображена електрична схема запропонованого винаходу. Запропонований перетворювач низької змінної напруги у високу постійну здійснений у такий спосіб. Вхідні виводи 1, 2 утворені виводами первинної обмотки трансформатора 3. Вторинна обмотка трансформатора 3 виконана у вигляді N секцій 4, кожна з яких має перший 5 та другий б виводи. Перший вивід секції приєднаний через запобіжник 7 до першого виводу змінної напруги 8 випрямля 28095 ча 9, другий вивід секції приєднаний до другого виводу змінної напруги 10 випрямляча, до позитивного ви воду 11 якого приєднаний перший вивід конденсатора 12, а до негативного виводу 13 випрямляча приєднані другий вивід конденсатора, емітери першого 14 та др угого 15 транзисторів та перший вивід першого резистора 16, другий вивід якого приєднаний до бази першого транзистора, колектор якого приєднаний до першого виводу друго го резистора 17 та до бази другого транзистора, колектор якого приєднаний до першого виводу третього резистора 18, др угі ви води др уго го та третього резисторів приєднані до позитивного виводу випрямляча й, таким чином, утворені N однакових чар унок числом від 19-1 до 19-N, при цьому вихідний позитивний вивід 20 утворений позитивним виводом випрямляча чарунки за числом 19-N, вихідний негативний вивід 21, утворений базою першого транзистора чарунки за числом 191, а позитивний вивід випрямляча цієї чарунки з'єднаний з базою першого транзистора чарунки за числом 19-2, позитивний вивід випрямляча чарунки за числом 19-2 з'єднаний з базою першого транзистора чарунки за числом 19-3 й так далі, включно до бази першого транзистора чарунки за числом 19-N. Вихідний позитивний вивід 20 утворений позитивним виводом випрямляча чарунки за числом 19-N, а вихідний негативний вивід 21 утворений базою першого транзистора чар унки за числом 19-1. До вихідних позитивного 20 та негативного 21 виводів перетворювача приєднані відповідно перший та другий виводи навантаження 21. Запропонований перетворювач низької змінної напруги у високу постійну працює так. Коли на вхідні виводи 1, 2 перетворювача, які є виводами первинної обмотки трансформатора 3, надходить низька змінна напруга, на виводах 5, Є кожної секції вторинної обмотки 4 з'являється напруга. Ця напруга через запобіжник 7 надходить відповідно на вхідні виводи 8 та 10 випрямляча 9. Між позитивним 11 та негативним 13 виводами випрямляча 9 кожної чарунки за числом від 19-1 до 19-N з'являється постійна напруга . Через др угі резистори 17 й база-емітерні переходи други х транзисторів 15 або колектор-емітерні переходи перших транзисторів 14 в усі х чар унках будуть протікати стр у ми. Між ви хідними позитивним 20 та негативним 21 виводами також з'явиться напруга, яка буде дорівнювати сумі напруг між позитивним виводом 11 випрямляча та базою першого транзистора 14 усі х чар унок. Через на ван таження 22 по тече струм, який буде протікати послідовно через перші резистори 16 та випрямлячі 9 й відповідно через секції вторинної обмотки 4 усіх чарунок за числом від 19-1 до 19-N. На усі х перши х резисторах 16 буде падати напруга, при цьому на перших виводах перших резисторів, які приєднані до негативних ви водів 13 випрямлячів 9, буде негативна полярність. Ця напруга надходить до база-емітерних переходів перших транзисторів 14. Коли струм навантаження 22 матиме значення близьке до номінального, рівень напруги на кожному першому резисторі 16 достатньо великий для відкривання відповідного першого транзистора 14. Кожний перший транзистор 14 пропускатиме через себе весь струм, що протікає через відповідний другий резистор 17, й замикатиме база-емітерний перехід відповідного другого транзистора 15. Кожен з други х транзисторів 15 закриється й відключить відповідний третій резистор 18 від негативного виводу 13 випрямляча 9. При зменшенні струму навантаження 22 до рівня, бпизького до нуля, напруга на кожному першому резисторі 16 зменшиться до рівня, що недостатній для відкривання першого транзистора 14, тому кожен з них закриється й розкоротить база-емітерний перехід другого транзистора 15, й всі др угі транзистори 15 відкриються. У кожній чарунці третій резистор 18 підключиться через другий транзистор 15 до від'ємного виводу 13 випрямляча. Через усі треті резистори 18, відповідні випрямлячі 9, запобіжники 7 й секції вторинної обмотки трансформатора 4 потече струм, що викличе додаткове навантаження кожної з вказаних секцій. Завдяки цьому додатковому навантаженню максимальна амплітуда високочастотних затухаючих коливань напруги на всіх секціях вторинної обмотки 4 трансформатора 3 при роботі в режимі ненаватаженого ходу зменшиться, а, відповідно, зменшиться рівень напруги між вихідними негативним 21 й позитивним 20 виводами й наблизиться до рівня цієї напруги при роботі в режимі номінального навантаження. 28095 9 5 8 11 JJ2 4 NJ 10 +20 Ы J U b «« Ім п W » » » > 14 a* б _____ •4 » *... A ___I a ....« 14 a a i.| 22 11 12 " 8 10 б ,immmm*t*m тшцттч* о»» « m»*mm ******** т і-т .ж ш* • ••• — • №. * » ••• ІЧ-7 I/ 14 u 7 12 4 171J 18 І5 •> < » * * • ш ••• 1 14 .8 4 17 її 15 і* 16 19-1 С 11 12 13 1 Фіг. 21 28095 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044) 295-81^2, 295-61-97 2001 p. Формат Обсяг /У/.5 ^обл.-ви д арк. Тираж 50 прим. Зам.. 60x84 Підписано до друку УкріНТЕІ, 03680, КИІВ-39МСП, вул. Горького, 180 (044) 268-25-22