ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ


RU (11) 2007829 (13) C1

(51) 5 H02M7/217 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5027138/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.02.12 
(45) Опубликовано: 1994.02.15 
(71) Заявитель(и): Игумнов Д.В.; Масловский В.А.; Сигов А.С. 
(72) Автор(ы): Игумнов Д.В.; Масловский В.А.; Сигов А.С. 
(73) Патентообладатель(и): Московский институт радиотехники, электроники и автоматики 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ 

Использование: изобретение относится к электротехнике, радиоэлектронике и предназначено для использования в преобразовательных устройствах в качестве источника вторичного электропитания с емкостным накопителем для импульсной нагрузки. Сущность изобретения: в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трансформатор 1, выпрямитель 2, входные выводы которого подключены к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора, конденсатор 3 и нагрузку 4, включенные параллельно и подключенные между выходным выводом выпрямителя и выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора, два МДП - транзистора с п - каналом 5,6, два МДП - транзистора с р - каналом 7,8 и два диода 9,10, катод первого из которых подключен к аноду второго диода и второй клемме источника входного напряжения, первая клемма которого подключена к первому выводу первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к стокам первого МДП - транзистора с п - каналом и первого МДП - транзистора с р - каналом, исток и подложка которого подключены к катоду второго диода и истоку с подложкой второго МДП - транзистора с р - каналом, сток которого подключен к стоку второго МДП - транзистора с п - каналом, исток и подложка которого подключены к аноду первого диода и истоку с подложкой первого МДП - транзистора с п - каналом, затвор которого подключен к затвору первого МДП - транзистора с р - каналом, а затвор второго МДП - транзистора с п - каналом подключен к затвору второго МДП - транзистора с р - каналом, достигается улучшение использования трансформатора за счет полного размагничивания /перемагничивания/ его сердечника путем снабжения первичной обмотки трансформатора витками, образующими дополнительную секцию, подключенную одним своим выводом к первому выводу первичной обмотки трансформатора, а вторым своим выводом - к стоку второго МДП - транзистора, затвор которого подключен ко второму выводу управления, а первый вывод управления подключен к затвору первого МДП - транзистора. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, радиоэлектронике и предназначено для использования в преобразовательных устройствах в качестве источника вторичного электропитания с емкостным накопителем для импульсной нагрузки (например, газоразрядной).

Широко известны преобразователи напряжения, являющиеся зарядными устройствами с различными токоформирующими элементами [1] . Входным напряжением в них является постоянное напряжение, преобразуемое инвертором в переменное. Затем это переменное напряжение выпрямляется и заряжает емкостный накопитель. Между инвертором и выпрямителем могут быть включены согласующие элементы или между ними используется непосредственная связь. Емкостный накопитель может быть непосредственно подключен к выходу выпрямителя или через согласующий элемент. Если в качестве входного напряжения использовать переменное напряжение, то необходимо применить дополнительный выпрямитель и сглаживающий фильтр. Это, естественно, приведет к снижению КПД и ухудшит массогабаритные показатели, что и является недостатком аналогов.

В качестве прототипа выбран преобразователь переменного напряжения в постоянное [2] , содержащий трансформатор, выпрямитель, входные выводы которого подключены к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора, конденсатор и нагрузку, включенные параллельно и подключенные между выходным выводом выпрямителя и выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора, два МДП-транзистора с n-каналом, два МДП-транзистора с p-каналом и два диода, анод первого из которых подключен к истокам и подложкам обоих МДП-транзисторов с n-каналом, стоки которых подключены ко второму выводу первичной обмотки трансформатора и стокам обоих МДП-транзисторов с p-каналом, истоки и подложки которых подключены к катоду второго диода, анод которого подключен к катоду первого диода и второй клемме источника входного напряжения, первая клемма которого подключена к первому выводу первичной обмотки трансформатора, а выход схемы управления подключен к затворам всех четырех МДП-транзисторов. Такой преобразователь позволяет полностью перемагнититься сердечнику трансформатора только при поступлении на его вход следующей полуволны (низкочастотного) входного напряжения. Работа прототипа при длительно подмагниченном сердечнике приводит к необходимости увеличивать габариты и массу трансформатора, к снижению выходной мощности и КПД преобразователя.

Задача данного изобретения - улучшение использования трансформатора: при этом достигается требуемый технический результат за счет его полного размагничивания (перемагничивания) при переключении МДП-транзисторов в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трансформатор, выпрямитель, входные выводы которого подключены к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора, конденсатор и нагрузку, включенные параллельно и подключенные между выходным выводом выпрямителя и выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора, два МДП-транзистора с n-каналом, два МДП-транзистора с p-каналом и два диода, катод первого из которых подключен к аноду второго диода и второй клемме источника питания, первая клемма которого подключена к первому выводу первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к стокам первого МДП-транзистора с n-каналом и первого МДП-транзистора с p-каналом, исток и подложка которого подключены к катоду второго диода и истоку с подложкой второго МДП-транзистора с p-каналом, сток которого подключен к стоку второго МДП-транзистора с n-каналом, исток и подложка которого подключены к аноду первого диода и истоку с подложкой первого МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого подключен к затвору первого МДП-транзистора с p-каналом, а затвор второго МДП-транзистора с n-каналом подключен к затвору второго МДП-транзистора с p-каналом, отличительные от прототипа признаки заключаются в том, что первичная обмотка трансформатора дополнена витками, образующими дополнительную ее секцию, подключенную одним своим выводом к первому выводу первичной обмотки трансформатора, а вторым своим выводом - к стоку второго МДП-транзистора, затвор которого подключен ко второму выводу управления, а первый вывод управления подключен к затвору первого МДП-транзистора.

При положительной полуволне входного напряжения Uвх работа устройства осуществляется с помощью МДП-транзисторов с n-каналом, а при отрицательной полуволне Uвх - с помощью МДП-транзисторов с p-каналом. Поскольку МДП-транзисторы с n-каналом при положительной полуволне Uвх (а также МДП-транзисторы с p-каналом при отрицательной полуволне Uвх) открываются и закрываются поочередно, то ток в первичной (и вторичной) обмотке трансформатора при этом будет протекать то в одном, то в другом (противоположном) направлении (при любой полярности Uвх). В результате сердечник трансформатора будет полностью перемагничиваться, т. е. в нем будет отсутствовать постоянное подмагничивание.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг. 2 - временная диаграмма тока в обмотках трансформатора.

Предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит трансформатор 1, выпрямитель 2, конденсатор 3, нагрузку 4, два МДП-транзистора с n-каналом 5 и 6, два МДП-транзистора с p-каналом 7 и 8, два диода 9 и 10. Трансформатор 1 имеет две обмотки: первичную и вторичную. Крайние выводы вторичной обмотки трансформатора 1 подключены ко входным выводам выпрямителя 2, между выходным выводом которого и выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора 1 параллельно друг другу включены конденсатор 3 и нагрузка 4. Первая клемма источника входного напряжения подключена к первому выводу (средней точке) первичной обмотки трансформатора 1, второй (крайний) вывод которой подключен к стокам МДП-транзисторов 5 и 7. Третий (крайний) вывод первичной обмотки трансформатора 1 (от крайнего витка дополнительной секции) подключен к стокам МДП-транзисторов 6 и 8. Истоки и подложки МДП-транзисторов 5 и 6 подключены к аноду диода 9, а истоки и подложка МДП-транзисторов 7 и 8 подключены к катоду диода 10. Катод диода 9 и анод диода 10 подключены ко второй клемме источника питания. Затворы МДП-транзисторов 5 и 7 подключены к первому выводу управления, а затворы МДП-транзисторов 6 и 8 - ко второму выводу управления. Выпрямитель 2 может быть выполнен как в аналогах, как в прототипе или иным образом. Конденсатор 3 выполняет функции накопителя энергии. В качестве нагрузки 4 могут быть использованы различные устройства и элементы (ОКГ, газоразрядные лампы и др. ). Сигналы управления Uупр1 и Uупр2 должны быть двухполярными. Когда Uупр1 имеет положительную полярность, Uупр2 - отрицательную, и наоборот. Длительность импульсов управления зависит от конкретных технических требований, а их частота должна быть много больше частоты входного напряжения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При положительной полуволне входного напряжения Uвх протекание тока в первичной обмотке трансформатора 1 определяется открытым состоянием МДП-транзисторов 5 и 6, поскольку диод 9 при этом включен в пропускном направлении. При отрицательной полуволне Uвх протекание тока определяется открытым состоянием МДП-транзисторов 7 и 8, поскольку в этом случае уже диод 10 включен в пропускном направлении. Для открывания МДП-транзисторов 5 и 6 на их затворы поступают положительные импульсы, а для открывания МДП-транзисторов 7 и 8 - отрицательные импульсы. Поскольку частота отпирающих импульсов Uупр1 и Uупр2 будет значительно больше частоты Uвх, то за одну полуволну входного напряжения ток в обмотках трансформатора 1 будет многократно менять свое направление протекания (см. фиг. 2). Так, при открытом МДП-транзисторое 5 (или МДП-транзисторе 7) ток будет протекать через первую (основную, левую) секцию первичной обмотки трансформатора 1 по МДП-транзистору 5 (или 7) и диоду 9 (или 10). При открытом МДП-транзисторе 6 (или МДП-транзисторе 8) ток от источника входного напряжения будет протекать через вторую (дополнительную, правую) секцию первичной обмотки трансформатора 1 по МДП-транзистору 6 (или 8) и диоду 9 (или 10).

Сигналы со вторичной обмотки трансформатора 1 преобразуются выпрямителем 2 в пульсирующее однополярное напряжение, поступающее на емкостный накопитель энергии 3. При подключении (зажигании) нагрузки 4 происходит разряд конденсатора 3 на нагрузку 4.

За счет изменения направления протекания тока в обмотках трансформатора 1 полностью происходит перемагничивание сердечника трансформатора, т. е. отсутствует его постоянное подмагничивание. Это обстоятельство улучшает использование трансформатора 1, позволяет снизить его габариты и массу.

Экспериментальная проверка преобразователя переменного напряжения в постоянное была проведена на МДП-транзисторах КП701, КП702, 2П703, 2П803 и лабораторных образцах.

В предлагаемом устройстве наблюдалось многократное полное перемагничивание магнитопровода трансформатора в течение действия одной полуволны входного напряжения. (56) 1. Булатов О. Г. и др. "Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии", М. , "Радио и связь", 1986, с. 43.

2. Авторское свидетельство СССР N 1693701, кл. H 02 M 7/217, 1971. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первым из входных выводов для подключения источника питания, а его вторичная обмотка соединена с входом выпрямителя, выход которого образует выходные выводы для подключения нагрузки, между которыми включен конденсатор, два МДП-транзистора с n-каналом, два МДП-транзистора с p-каналом, два диода, катод первого из которых подключен к аноду второго диода и второму входному выводу, а также два вывода управления для подключения соответствующих выходов блока управления, причем второй вывод первичной обмотки трансформатора подключен к стокам первого МДП-транзистора с n-каналом и первого МДП-транзистора с p-каналом, исток и подложка которого подключены к катоду второго диода и истоку с подложкой второго МДП-транзистора с p-каналом, сток которого подключен к стоку второго МДП-транзистора с n-каналом, исток и подложка которого подключены к аноду первого диода и истоку с подложкой первого МДП-транзистора и с n -каналом, затвор которого подключен к затвору первого МДП-транзистора с p-каналом, а затвор второго МДП-транзистора с n-каналом подключен к затвору второго МДП-транзистора с p-каналом, отличающийся тем, что первичная обмотка трансформатора дополнительно снабжена витками, образующими дополнительную секцию, подключенную одним своим выводом к первому выводу первичной обмотки трансформатора, а вторым своим выводом - к стоку второго МДП-транзистора, затвор которого образует второй вывод управления, а первый вывод управления образован затвором первого МДП-транзистора.




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