163578. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés hálózati transzformátor nélküli egyenirányításhoz a hálózattól galvanikusan elválasztott egyenfeszültség előállítására

5 A T10 időpillanatban a hálózati váltakozó feszültség negatív félperiódusa kezdődik. A Tll időpillanatban a vezérlőegység ismét vezető állapotba hozza az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsolót (2/b ábra), az RT terhelő ellenállás és a CT tároló kondenzátor ismét rákapcsolódik a Cp pufferkondenzátorra, amely a hálózati váltakozó feszültség csúcsértékéről kezd ismét kisülni, miközben a CT tároló kondenzátor töltődik (2/e ábra). A TI 2 időpillanatban a CT tároló kondenzátor feszültsége eléri a Cp pufferkondenzátor egyre csökkenő feszültségét. Ettől az időpillanattól kezdve az RT terhelő ellenállásnak együttesen szolgáltat energiát a Cp pufferkondenzátor és a CT tároló kondenzátor. A TI 3 időpillanat után a Dl és D2 dióda zárófeszültsége a maximális értékről ismét csökkenni kezd. A T14 időpillanatban a vezérlőegység nem vezető állapotba hozza az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsolókat (2/b ábra), az RT terhelő ellenállás és a CT tároló. kondenzátor ismét leválasztódik a Cp pufferkondenzátorról. Az RT terhelő ellenállásnak csak a CT taroló kondenzátor szolgáltat energiát. A TI 5 időpillanatban a hálózati váltakozó feszültségnek ismét pozitív félperiódusa kezdődik és a leírt folyamat periodikusan ismétlődik tovább. Az RT terhelő ellenálláson megjelenő URT egyenfeszültségre szuperponált bugófeszültség nagysága függ az RT terhelő ellenállás, a Cp és CT kondenzátorok értékétől, a hálózati váltakozó feszültség frekvenciájától, valamint az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsolók vezetési állapotának az időtartamától (T6-T3, T14-T11). A bugófeszültség értéke csökkenthető a 3-4 kimeneti pontok és az RT terhelő ellenállás közé iktatott hagyományos R—C, illetve L-C szűrő tagokkal, vagy feszültség stabilizátor alkalmazásával. Ha feszültség stabilizátor nincs a 3-4 kimeneti pontok és az RT terhelő ellenállás közé iktatva, az URT egyenfeszültség nagysága bizonyos határok között változtatható az Ekl Ek2 elektronikus kapcsolók vezetési időtartamának szabályozásával. Ez a vezérlőegység megfelelő kiképzésével biztosítható. A galvanikus elválasztás egyik előfeltétele, hogy a vezérlőegység az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsolókat akkor hozza vezetési állapotba, amikor már a Dl és D2 dióda nem vezető állapotban van (biztonság a TI -T3 időpillanat közötti idő) és akkor hozza nem vezetési állapotba, amikor még a Dl és D2 dióda nem vezet. Az utóbbi feltételnél a biztonságot a T6—T7 időpillanatok közötti idő jelenti, mivel Ekl és Ek2 elektronikus kapcsolók vezetési állapotból nem vezetési állapotba való átbillentése a T6 időpillanatban történik és a Dl és D2 dióda legkedvezőtlenebb esetben (nagy terhelésnél) a T7 időpillanatban kerül vezetési állapotba. A galvanikus elválasztás másik előfeltétele, hogy a Dl és D2 dióda, valamint az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsoló a nem vezetési állapotban a lehető legnagyobb ellenállásként szerepeljen, (min 2 MSZ). Ideális esetben a helyettesítő ellenállás értéke végtelen nagy. Az 1. ábrán az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsoló mint ideális kapcsoló van feltüntetve. A kapcsolás további kiviteli alakjainál az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsoló már valóságos kapcsoló elem, kisteljesít-163578 6 menyeknél szilícium tranzisztor, nagyobb teljesítményeknél pedig kioltható tirisztor. A technikai fejlődés és fejlesztés következtében ezen elemek egyre jobban megközelítik az ideális kapcsolót. Az 1. ábrán 5 bloksematikusan van ábrázolva a vezérlő egység, melynek feladata az elektronikus kapcsolók (tranzisztorok, kioltható tirisztorok) működtetéséhez olyan vezérlő feszültséget szolgáltatni, amely a hálózati váltakozó feszültséggel fázismerev kapcsolatban van 10 és attól galvanikusan el van választva. Tranzisztoros kiviteli alaknál az előbbi szempontoknak megfelel egy miniatűr vezérlő transzformátor, mely a hálózati váltakozó feszültséget letranszformálja a tranzisztorok vezérléséhez szükséges szintre és így biztosítja a 15 galvanikusan elválasztott megfelelő fázisú vezérlő jelet. A kioltható tirisztoros kiviteli alaknál már elektronikus vezérlő áramkörre van szükség, mely előállítja a hálózati váltakozó feszültséggel fázismerev 20 kapcsolatban levő és galvanikusan elválasztott vezérlő impulzusokat. Ez a vezérlőegység működhet egy segéd egyenirányítóról, mely galvanikusan csatlakozhat a hálózati váltakozó feszültségre. A vezérlő impulzusok hálózattól történő galvanikus elválasz-25 tását ekkor a vezérlőegység kimenetén elhelyezett impulzustranszformátor végzi, amely egyben a tirisztorokra egymástól is független vezérlő impulzusokatjuttat. A 3. ábra a találmány szerinti egyfázisú egyutas 30 egyenirányító kiviteli alakja kisteljesítményű áramátalakítás esetére. A kapcsolás az 1. ábra szerinti egyenirányító kiviteli alakja, melynél az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsolók szilícium NPN tranzisztorok. Egy konkrét példát véve alapul, a tranzisztorokkal 35 szemben támasztott követelmény, hogy a 220 V-os hálózati váltakozó feszültség egyenirányítása esetén a TI és T2 tranzisztorok kollektor-emitter feszültsége 3000 V legyen (szabvány előírás), az IcBO kollektor-bázis visszárama pedig a lehető legkisebb 40 legyen. A Dl és D2 dióda anód-katód zárófeszültsége 3000 V legyen. (Ezen előbbi feltételek az elemek sorbakapcsolásávl is biztosíthatók.) Az előbbi feltételek betartása esetén a kapcsolás 45 megfelel például az MSZ 91/1-68 szabványban előírtaknak. Mivel a TI és T2 tranzisztorok kapcsoló üzemmódban működnek kicsi a disszipációs teljesítmény, ezért a 3. ábra szerinti kiviteli alak 50 megvalósításával néhányszor 10 W teljesítmény átalakítása kis méretben megoldható. A vezérlőegység a miniatűr Trv vezérlő transzformátor, melynek csak a tranzisztorok vezérléséhez szükséges igen kis teljesítményt kell szolgáltatnia. A 55 vezérlő feszültség a hálózati váltakozó feszültséggel fázismerev kapcsolatban van. Az azonos fázisú helyeket a Trv vezérlő transzformátor tekercs kivezetései mellé írt fekete pont jelöli. Az RÍ és R3 ellenállás a bázisáramot korlátozza, az R2 és R4 60 ellenállás pedig a záróirányú feszültséget osztja le. A 4. ábra a találmány szerinti egyfázisú egyutas egyenirányító tranzisztoros kiviteli alakjának elvileg felvázolható működés-idő diagrammja. A működés a 2. ábrához tartozó leírásnak 65 megfelelően történik.