ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ


RU (11) 2277745 (13) C1

(51) МПК
H02M 7/538 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005104316/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.02.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.02.17 
(45) Опубликовано: 2006.06.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1467720 A1, 23.03.1989. SU 1429260 A1, 07.10.1988. GB 2328565 А, 11.09.1996. 
(72) Автор(ы): Игольников Юрий Соломонович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" (RU) 
Адрес для переписки: 430000, г.Саранск, ул. Большевистская, 68, ГОУВПО "МГУ им. Н.О. Огарева", 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 - повышение надежности. Преобразователь постоянного напряжения в переменное содержит 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. Каждый из коллекторов одной пары транзисторов, имеющих общие эмиттеры, соединен с коллектором другой пары и к точкам соединения подключена первичная обмотка трансформатора, на магнитопроводе которого размещены и вторичные обмотки, к одной из которых подключена нагрузка. Между базами каждой пары транзисторов, эмиттеры которых соединены между собой, включена цепочка, состоящая из последовательного соединенных конденсатора и вторичной обмотки трансформатора. Между эмиттером каждого из транзисторов моста и его базой включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных резисторов и диода, а между базами каждой пары транзисторов, одноименные электроды которых непосредственно не связаны между собой, включен резистор. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


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

Известны транзисторные мостовые преобразователи постоянного напряжения в переменное, выполненные на четырех транзисторах, достоинством которых является пониженное напряжение на коллекторах транзисторов в закрытом состоянии (Ловушкин В.Н. «Транзисторные преобразователи постоянного напряжения» М.: Энергия, 1967, с.31-35).

Однако такие преобразователи нуждаются в управлении внешним сигналом и 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 (Ромаш Э.М., Драбович Ю.И., Юрченко Н.Н. «Высокочастотные транзисторные преобразователи». - М.: Радио и связь, 1988, с.95).

Недостатком преобразователя является повышенное число базовых обмоток, необходимость введения дополнительных элементов запуска схемы в первоначальный момент, применение насыщающегося трансформатора.

Технический результат заключается в сокращении числа базовых обмоток, в возможности применения как насыщающегося, так и ненасыщающегося трансформатора, повышении надежности запирания транзисторов и защиты их от сквозных токов.

Сущность заключается в том, что в преобразователе постоянного напряжения в переменное, содержащем 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 каждый из коллекторов одной пары транзисторов, имеющих общие эмиттеры, соединен с коллектором другой пары и к точкам соединения подключена первичная обмотка трансформатора, на магнитопроводе которого размещены и вторичные обмотки, к одной из которых подключена нагрузка, между базами каждой пары транзисторов, эмиттеры которых соединены между собой, включена цепочка, состоящая из последовательного соединенных конденсатора и вторичной обмотки трансформатора, причем между эмиттером каждого из транзисторов моста и его базой включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных резисторов и диода, а между базами каждой пары транзисторов, одноименные электроды которых непосредственно не связаны между собой, включен резистор.

На фиг.1 показана схема устройства, на фиг.2а-е приведены диаграммы напряжений на наиболее важных элементах схемы.

Преобразователь (фиг.1) содержит четыре транзистора 1-4, соединенных между собой по мостовой схеме, причем транзисторы 1 и 2 выбраны однотипными, например 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. Коллектор каждого из транзисторов 1 и 2 соединен с соответствующим коллектором транзисторов 3 и 4, и между точками соединения коллекторов транзисторов 1 и 3 и 2 и 4 включена первичная обмотка АХ трансформатора 6, на магнитопроводе которого размещены и три вторичные обмотки а1х 1, а2x2 и а3x3 . Одна из вторичных обмоток трансформатора 6, например a 1x1, через конденсатор 7 включена между базами транзисторов 1 и 2, эмиттеры которых соединены между собой, а другая вторичная обмотка трансформатора а2x2 через конденсатор 8 также включена между базами транзисторов 3 и 4, эмиттеры которых тоже соединены между собой. К вторичной обмотке а3x3 трансформатора 6 включена нагрузка 9. Между базами транзисторов 1 и 4 включен резистор 10, а между базами транзисторов 2 и 3 - резистор 11. Между эмиттером каждого из транзисторов моста и его базой включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных резистора и диода. Так между эмиттером транзистора 1 и его базой включены диод 12 и резистор 13, транзистора 2 - резистор 14 и диод 15, трансформатора 3 - диод 16 и резистор 17, транзистора 4 - резистор 18 и диод 19.

Работу преобразователя поясняют диаграммы (фиг.2а-е). В установившемся режиме, пусть в момент времени t=0, током базы, протекающим, например, через резистор 10, будут открыты транзисторы 1 и 4, а конденсаторы 7 и 8 заряжены до напряжения (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 всех вторичных обмотках, в том числе и на обмотках a1х1 и а2х2 (фиг.2а). Напряжение обмотки a1x1 перезаряжает конденсатор 7, а напряжение обмотки а3х3 - конденсатор 8, поддерживая открытое состояние транзисторов 1 и 4 и закрытое состояние транзисторов 2 и 3 (фиг.2 б-г). При этом токи, задающие режим работы транзисторов, протекают по следующим цепям: 1) зажим "a1" обмотки a1 х1, конденсатор 7, диод 15, резистор 14, переход эмиттер-база транзистора 1, зажим x1 обмотки; 2) зажим "а 2" обмотки а2х2, конденсатор 8, переход база-эмиттер транзистора 4, резистор 17, диод 16, зажим х2 обмотки. По мере заряда конденсаторов 7 и 8 токи через резисторы 14 и 17 будут уменьшаться (фиг.2д), и в момент когда запирающее напряжение на резисторах 14 и 17 становится минимальным, током базы, протекающим через резистор 11, открываются транзисторы 2 и 3, а транзисторы 1 и 4 закрываются. При этом полярность напряжения на всех обмотках меняется, а конденсаторы 7 и 8 начинают перезаряжаться до напряжения противоположного знака (фиг.2б). Цепь перезаряда конденсатора 7: зажим х1 обмотки a1х1, диод 12, резистор 13, переход эмиттер-база транзистора 2, конденсатор 7, зажим a1 обмотки a1х1; цепь перезаряда конденсатора 8: зажим х2 обмотки а2Х2, переход база-эмиттер транзистора 3, резистор 18, диод 19, конденсатор 8, зажим а2 обмотки а3х3. Ток перезаряда конденсаторов на этом интервале поддерживает открытое состояние транзисторов 2 и 3 и закрытое состояние транзисторов 1 и 4, так как эмиттеры этих транзисторов будут иметь отрицательный потенциал, относительно базы, обусловленный напряжением на резисторах 13 и 18 (фиг.2е).

По мере перезаряда конденсаторов 7 и 8 на интервале запирающее напряжение на переходе база-эмиттер каждого из транзисторов 1 и 4 уменьшается, и в момент t=T транзисторы 1 и 4 открываются током базы, протекающим через резистор 10 от источника питания 5, который в дальнейшем поддерживается током перезаряда конденсаторов 7 и 8.

В дальнейшем все процессы повторяются. Диаграмма выходного напряжения на нагрузке 9 в процессе работы преобразователя показана на фиг.2а.

Схема фиг.1 обеспечивает запуск преобразователя без каких-либо дополнительных элементов и средств. При первом включении схемы ввиду разброса параметров транзисторов в пределах допустимых норм начнет открываться одна пара транзисторов, и положительная обратная связь в дальнейшем переводит их в открытое состояние. В конечном итоге наступает установившийся режим.

Таким образом, наличие двух цепочек, каждая из которых состоит из вторичной обмотки трансформатора и конденсатора, включенных между базами соответствующих пар транзисторов, обеспечивает их надежное отпирание и запирание, исключает возможность появления, вследствие каких-либо причин, сквозных токов и коротких замыканий пар транзисторов 1-3 и 2-4. При этом обеспечивается автогенераторный режим на любом транзисторе, уменьшается число обмоток.

Моделирование преобразователя, а затем и эксперименты на макетном образце подтвердили его работоспособность в соответствии с диаграммами фиг.2а-е, а также показали возможность регулирования частоты в широких пределах путем одновременного изменения величины емкости конденсаторов 7 и 8.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий транзисторный мост, выполненный на четырех транзисторах, эмиттеры которых попарно соединены между собою и точка соединения эмиттеров одной пары подключена к одному полюсу источника питания, а точка соединения второй пары - к другому полюсу источника питания, причем каждый из коллекторов одной пары транзисторов, имеющих общие эмиттеры, соединен с коллектором другой пары и к точкам соединения подключена первичная обмотка трансформатора, на магнитопроводе которого размещены и вторичные обмотки, к одной из которых подключена нагрузка, отличающийся тем, что транзисторы одной из указанных пар выбраны типа n-р-n, а транзисторы другой указанной пары выбраны типа р-n-р, а между базами каждой пары транзисторов, эмиттеры которых соединены между собой, включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и вторичной обмотки трансформатора, причем между эмиттером каждого из транзисторов моста 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 собою, 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