НПП СОЛОМОН
E-mail: kersolom@yahoo.com yahoo   E-mail: solomon@ukrpack.net ukrpack
Tel./Fax Kiev, Ukraine (38044) 4563080
оглавление
Полупроводниковый преобразователь с падающей внешней вольтамперной характеристикой
ГОСТЕВАЯ
ЧАТ
ПОИСК
СТАТИСТИКА

УКРАIНА (19) UA (11) 23605 (13) А
(51)6 H02 M 7/26; H02 M 1/10
ДЕРЖАВНЕ
ПАТЕНТНЕ
ВIДОМСТВО

ОПИС ДО ПАТЕНТУ
НА ВИНАХIД

без проведения експертизи по сутi
на пiдставi Постанови Верховноi Ради Украiни
N 3769-ХII вiд 23.ХII.1993 р.

Публiкуeться в редакцii заявника

(54) НАПIВПРОВIДНИКОВИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ 3 ПАДАЮЧОЮ ЗОВНIШНЬОЮ ВОЛЬТАМПЕРНОЮ ХАРАКТЕРИСТИКОЮ
12

(21) 96124735
(22) 19.12.96 (24)02.06.98
(46) 31.08.98. Бюл. N4
(47) 02.06.98
(72) Широков Владiмiр Леонiдович (RU), Пакiдов Алексей Петровiч (RU), Руковчук Владiмiр Павловiч (RU), Махлiн Наум Мордухович, Керцман Соломон Аронович, Федотенков Вячеслав Георгiйович
(73) Мале приватне науково-виробниче пiдприeмство "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 N 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


дизайн Г.В.Дыдырко  mail: aink@ukrpack.net