ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ


RU (11) 2251203 (13) C2

(51) 7 H02M7/5387 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003122966/09 
(22) Дата подачи заявки: 2003.07.21 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.07.21 
(45) Опубликовано: 2005.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 807469 A, 23.02.1981. SU 306536 A, 14.07.1971. GB 2237943 A1, 15.05.1991. 
(72) Автор(ы): Игольников Ю.С. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (RU) 
Адрес для переписки: 430000, г.Саранск, ул. Большевистская, 68, Мордовский госуниверситет им. Н.П. Огарёва, отдел патентов и стандартов 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразовательной технике в устройствах электропитания. Технический результат заключается в возможности применения как насыщающегося, так и ненасыщающегося трансформатора, возможности выполнения первичной обмотки без вывода от средней точки, понижении напряжения на коллекторах транзисторов, сокращении числа базовых обмоток. Устройство содержит четыре транзистора (1-4), соединенные между собой по мостовой схеме, причем транзисторы (1 и 2) выбраны типа р-n-р, а транзисторы (3) и (4) – другого типа n-р-n. Эмиттеры транзисторов (1 и 2) соединены между собой и подключены к одному полюсу источника питания (5), а эмиттеры транзисторов (3 и 4) также соединены между собой и подключены к другому полюсу источника питания (5). Коллекторы транзисторов (1) и (3) подключены к зажиму А первичной обмотки АХ трансформатора (6) (показан штрихами), а второй зажим Х этой обмотки подключен к общей точке соединения коллекторов транзисторов (2) и (4). Одна из вторичных обмоток трансформатора (6), например, а1х1 через конденсатор 7 включена между базами транзисторов (3) и (4), эмиттеры которых соединены между собой непосредственно, а к вторичной обмотке а2х2 трансформатора (6) включена нагрузка (8). Между базами транзисторов (1) и (4) включен резистор (9), а между базами транзисторов (2) и (3) – резистор (10). Между эмиттером транзистора 3 и его базой включена цепочка, состоящая из диода 11 и резистора 12, а между эмиттером и базой транзистора 4 – точно такая же цепочка из резистора 13 и диода 14. Цепь обратной связи, состоящая из вторичной обмотки а1х1 трансформатора 6 и конденсатора 7, может быть включена и между базами другой пары транзисторов 1 и 2, эмиттеры которых также соединены между собой непосредственно, т.е. перенесена из базовой цепи транзисторов 3 и 4. В этом случае цепочка, состоящая из диода 11 и резистора 12, как и цепочка из диода 14 и резистора 13, будут включены соответственно к переходу эмиттер-база транзисторов 1 и 2. 2 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразовательной технике в устройствах электропитания. 

Широко известны транзисторные мостовые преобразователи постоянного напряжения в переменное, выполненные на четырех транзисторах, достоинством которых является пониженное напряжение на коллекторах транзисторов в запертом состоянии (см., например, Ловушкин В.Н. “Транзисторные преобразователи постоянного напряжения”, М.: “Энергия”, 1967, с.31-35).

Однако такие преобразователи нуждаются в управлении внешним сигналом, кроме того, содержат четыре базовых управляющих обмотки.

Известен преобразователь постоянного напряжения в переменное, выполненный на 4-х транзисторах, эмиттеры двух из которых соединены между собой и подключены к одному полюсу источника питания, а между коллекторами этих транзисторов включена первичная обмотка трансформатора, на магнитопроводе которого размещены и вторичные обмотки, к одной из которых подключена нагрузка (прототип, см., например, Э.М.Ромаш, Ю.И.Драбович, Н.Н.Юрченко “Высокочастотные транзисторные преобразователи”. - М.: Радио и связь, 1988, с.95). В этом преобразователе остальные два транзистора соединены к другому полюсу источника коллекторами, а к первичной обмотке трансформатора - эмиттерами.

Недостатком данного преобразователя является повышенное число вторичных обмоток, большинство из которых используется в качестве базовых, необходимость введения дополнительных элементов запуска схемы в первоначальный момент, применение насыщающегося трансформатора.

Технический результат заключается в возможности применения как насыщающегося, так и ненасыщающегося трансформатора, возможности выполнения первичной обмотки без вывода от средней точки, понижении напряжения на коллекторах транзисторов, сокращении числа базовых обмоток. 

Сущность изобретения заключается в том, что в преобразователе постоянного напряжения в переменное, содержащем транзисторный мост, выполненный на четырех транзисторах, эмиттеры двух из которых соединены между собой и подключены к одному полюсу источника питания, а между коллекторами этих транзисторов включена первичная обмотка трансформатора, на магнитопроводе которого размещены и вторичные обмотки, к одной из которых подключена нагрузка, эмиттеры других двух транзисторов также соединены между собой и подключены к второму полюсу источника питания, а коллектор каждого из этих транзисторов соединен с одним из зажимов первичной обмотки трансформатора. Между базами двух транзисторов, эмиттеры которых соединены между собой, включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и другой вторичной обмоткой трансформатора, причем между эмиттером каждого из этих транзисторов и его базой включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных резистора и диода. Между базами каждой пары транзисторов, одноименные электроды которых непосредственно не связаны между собой, включен резистор.

На фиг.1 показана схема устройства, на фиг.2а-д - диаграммы напряжения на наиболее важных элементах схемы.

Устройство содержит (фиг.1) четыре транзистора 1-4, соединенные между собой по мостовой схеме, причем транзисторы 1 и 2 выбраны типа р-n-р, а транзисторы 3 и 4 - другого типа - n-р-n. Эмиттеры транзисторов 1 и 2 соединены между собой и подключены к одному полюсу источника питания 5, а эмиттеры транзисторов 3 и 4 также соединены между собой и подключены к другому полюсу источника питания 5. Коллекторы транзисторов 1 и 3 подключены к зажиму А первичной обмотки АХ трансформатора 6 (показан штрихами), а второй зажим Х этой обмотки подключен к общей точке соединения коллекторов транзисторов 2 и 4. Одна из вторичных обмоток трансформатора 6, например a1x1, через конденсатор 7 включена между базами транзисторов 3 и 4, эмиттеры которых соединены между собой непосредственно, а к вторичной обмотке а2x 2 трансформатора 6 включена нагрузка 8. Между базами транзисторов 1 и 4 включен резистор 9, а между базами транзисторов 2 и 3 - резистор 10. Между эмиттером транзистора 3 и его базой включена цепочка, состоящая из диода 11 и резистора 12, а между эмиттером и базой транзистора 4 - точно такая же цепочка из резистора 13 и диода 14. Цепь обратной связи, состоящая из вторичной обмотки a1x1 трансформатора 6 и конденсатора 7, может быть включена и между базами другой пары транзисторов 1 и 2, эмиттеры которых также соединены между собой непосредственно, т.е. перенесена из базовой цепи транзисторов 3 и 4. В этом случае цепочка, состоящая из диода 11 и резистора 12, как и цепочка из диода 14 и резистора 13, будут включены соответственно к переходу эмиттер-база транзисторов 1 и 2.

Устройство работает следующим образом. В установившемся режиме, пусть в момент времени t=0, током базы, протекающим через резистор 9, будут открыты, например, транзисторы 1 и 4, а конденсатор 7 заряжен до напряжения u c (фиг.2б), полярность которого указана на фиг.1 без скобок. При этом напряжение источника питания 5 будет приложено к первичной обмотке АХ трансформатора 6, вследствие чего появится ЭДС и на обмотках a1x1 и а2x2 (фиг.2а). ЭДС обмотки a1х1 перезаряжает конденсатор 7, поддерживая открытое состояние транзистора 4 и закрытое состояние транзистора 3 (фиг.2б, в). При этом ток протекает по цепи: зажим a1 обмотки a1х1 , конденсатор 7, переход база-эмиттер транзистора 4, резистор 12, диод 11, зажим x1 обмотки a1х1 . По мере заряда конденсатора 7 его ток уменьшается и напряжение на резисторе 12 будет изменяться в соответствии с фиг.2г. В момент t=Т/2, когда запирающее напряжение на резисторе 12 становится минимальным, током, протекающим через базы транзисторов 2 и 3 и резистор 10, открываются транзисторы 2 и 3, а транзисторы 1 и 4 закрываются (фиг.2в). При этом полярность напряжения на всех обмотках меняется и конденсатор 7 начинает перезаряжаться до напряжения uc противоположного знака (фиг.2б) по цепи: зажим х1 обмотки a1х1, переход база-эмиттер транзистора 3, резистор 13, диод 14, конденсатор 7, зажим а1 обмотки a1х1. Ток перезаряда конденсатора на этом интервале будет поддерживать открытое состояние транзистора 3 и закрытое состояние транзистора 4, так как его эмиттер будет иметь отрицательный потенциал относительно базы, обусловленный напряжением на резисторе 13 и диоде 14. По мере перезаряда конденсатора 7 на интервале Т/2 - Т запирающее напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 4 уменьшается (на фиг.2г это напряжение u13 показано штрихами), и в момент t=Т транзистор 4, а, следовательно, и транзистор 1 открываются током базы, протекающим через резистор 9 от источника питания 5. Следует отметить, что несмотря на увеличение тока i9 через резистор 9 на интервале Т/2-Т (фиг.2д) транзистор 1 остается закрытым поскольку закрыт транзистор 4. В дальнейшем все процессы повторяются. Диаграмма выходного напряжения u н на нагрузке 8 в процессе работы преобразователя показана на фиг.2 а.

Предлагаемая схема обеспечивает запуск преобразователя без каких-либо дополнительных элементов и средств. При первом включении схемы ввиду разброса параметров транзисторов в пределах, допустимых нормой, начнет открываться одна пара транзисторов, и положительная обратная связь в дальнейшем переводит их в открытое состояние. В конечном итоге наступает установившийся режим. Таким образом, преобразователь обеспечивает автогенераторный режим на любом трансформаторе, позволяет использовать первичную обмотку без вывода от средней точки, уменьшает число базовых обмоток до одной, а также позволяет выбрать транзисторы на пониженное напряжение.

Моделирование преобразователя на компьютере и экспериментальная проверка подтвердили его работоспособность в соответствии с диаграммами (фиг.2а-д), а также показали возможность регулирования частоты в широких пределах путем изменения величины емкости конденсатора 7.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий транзисторный мост, выполненный на четырех транзисторах, эмиттеры которых попарно соединены между собой и точка соединения эмиттеров одной пары подключена к одному полюсу источника питания, а точка соединения второй пары – к другому полюсу источника питания, причем коллекторы одной пары транзисторов, имеющих общие эмиттеры, соединены с коллекторами другой пары и подключены к первичной обмотке трансформатора, на магнитопроводе которого размещены и вторичные обмотки, к одной из которых подключена нагрузка, отличающийся тем, что между базами одной пары транзисторов, эмиттеры которых соединены между собой, включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и другой вторичной обмотки трансформатора, причем между эмиттером каждого из этих транзисторов и его базой включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных резистора и диода, а между базами каждой пары транзисторов, одноименные электроды которых непосредственно не связаны между собой, включен резистор.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru