Преобразователь напряжения

Полезная модель относится к электротехнике, радиоэлектронике и может быть использована для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Задача полезной модели - уменьшение коммутационных потерь с одновременным повышением КПД.

Поставленная задача достигается тем, что в преобразователе напряжения, содержащем трансформатор, два транзистора, один из которых МОП-транзистор с n-каналом, схему управления, введены первый и второй Г-образные LC фильтры и накопительный дроссель, причем вход преобразователя напряжения соединен со входом первого Г-образного фильтра, выход которого соединен со стоком МОП-транзистора, затвор которого соединен со входом схемы управления, а исток с первым выводом первичной обмотки трансформатора, при этом второй вывод первичной обмотки трансформатора соединен с первым выводом накопительного дросселя, второй вывод которого соединен с выходом схемы управления и входом второго Г-образного LC фильтра, выход которого подключен к выходу преобразователя напряжения.

Полезная модель относится к электротехнике, радиоэлектронике и может быть использована для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий управляемый силовой ключ, подключенный к входным выводам через первую первичную обмотку трансформатора, первый вывод второй первичной обмотки которого подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенного дросселя и первого диода, которая через конденсатор подключена к выходу управляемого силового ключа, шунтированного вторым диодом, и через третий диод к входному выводу, к первой первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого через четвертый диод и фильтр подключена к выходным выводам [1].

Недостатки данного преобразователя заключаются в снижении надежности и КПД из-за импульсных перегрузок и помех во время переключения транзистора.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является преобразователь напряжения, содержащей трансформатор, первичная обмотка которого первым своим выводом подключена к клемме источника входного напряжения, транзистор со статической

индукцией, сток которого подключен ко второму выводу первичной обмотки трансформатора, а исток - к общей шине, блок управления, подключенный между клеммой источника входного напряжения и общей шиной. В преобразователь напряжения введены резистор и диод, анод которого подключен к первому выводу резистора, за счет введения МДП-транзисторы с n-каналом, МДП-транзистора с р-каналом и конденсатора, первая обкладка которого подключена к затвору транзистора и катоду диода, а вторая обкладка - ко второму выводу резистора и стокам обоих МДП-транзисторов, затворы которых подключены к выходу блока управления, исток и подложка МДП-транзистора с n-каналом подключены к общей шине, а исток и подложка МДП-транзистора с р-каналом - к клемме источника входного напряжения [2].

Недостатком устройства-прототипа также является относительно небольшой КПД.

Задача полезной модели - уменьшение коммутационных потерь с одновременным повышением КПД.

Поставленная задача достигается тем, что в преобразователе напряжения, содержащем трансформатор, два транзистора, один из которых МОП-транзистор с n-каналом, схему управления, введены первый и второй Г-образные LC фильтры и накопительный дроссель, причем вход преобразователя напряжения соединен со

входом первого Г-образного фильтра, выход которого соединен со стоком МОП-транзистора, затвор которого соединен со входом схемы управления, а исток с первым выводом первичной обмотки трансформатора, при этом второй вывод первичной обмотки трансформатора соединен с первым выводом накопительного дросселя, второй вывод которого соединен с выходом схемы управления и входом второго Г-образного LC фильтра, выход которого подключен к выходу преобразователя напряжения.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя напряжения, содержащая первый Г-образный LC фильтр 1, соединенный с входом преобразователя напряжения и стоком МОП-транзистора 2. Затвор транзистора 2 подключен к схеме управления 3, а исток к первичной обмотке трансформатора 4. Второй Г- образный LC фильтр 6 соединен через накопительный дроссель 5 с вторичной обмоткой трансформатора 4 и выходом преобразователя напряжения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Входное напряжение подается на Г-образный LC фильтр 1, который подавляет импульсные высокочастотные помехи, возникающие из-за импульсного характера потребляемого преобразователем тока. Ключевой элемент, в качестве которого используется n-канальный МОП-транзистор 2 IRF2807, осуществляет высокочастотную

коммутацию тока. Схема управления 3 ключевым транзистором собрана на микросхемах К1033ЕУ15БТ и IR 2117. Питание микросхем производится от 12-вольтового стабилизатора напряжения. Микросхема К1033ЕУ15БТ имеет в своем составе узел запуска который при напряжении питания более 10В переводит все узлы из режима ожидания в рабочее состояние. При этом:

- задающий генератор вырабатывает импульсы пилообразного напряжения с частотой следования порядка 60 кГц,

- выходной усилитель формирует управляющее напряжение прямоугольной формы с частотой пилообразного напряжения задающего генератора. Длительность импульса и паузы определяют время открывания ключевого транзистора 2:

-узел сравнения, сравнивая выходное напряжение преобразователя с образцовым, реализует его стабилизацию широтно-импульсным способом.

- быстродействующий компаратор, сравнивая опорное напряжение с напряжением вторичной обмотки трансформатора тока, защищает преобразователь напряжения от перегрузки по току. Трансформатор тока 4 выполнен на ферритовом кольце М2000НМ. Для уменьшения времени переключения ключевого транзистора 2 (устранения переходных процессов на момент переключения) используется одноканальный драйвер IR2117, вход которого подключен

к выходу микросхемы К1033ЕУ15БТ, а выходной канал к затвору ключевого транзистора.

Накопительный дроссель 5 выполнен на броневом чашечном магнитопроводе V12000 НМ1 ч 36. Для уменьшения величины остаточной индукции установлен между чашками зазор из диэлектрика 0,5 мм. В качестве разрядного диода применен диод Шоттки с малым временем обратного восстановления типа КД273 БС.

На выходе преобразователя для подавления ВЧ помехи установлен Г-образный LC фильтр 6.

В схеме предусмотрена защита от аварийных режимов;

- от потенциального пробоя ключевого транзистора установлен варистор с классификационным напряжением 47 В.

- от изменения полярности входного напряжения установлен диод КД273 БС с низким падением напряжения в открытом состоянии.

Конструктивно все элементы схемы расположены на 2-х сторонней печатной плате, причем на одной стороне расположены элементы для поверхностного монтажа, а с другой стороны габаритные и выводные. Диоды КД273 и транзистор IRF2807 крепятся через изолирующие прокладки к теплоотводу.

Источники информации

1. А.с. СССР №1775814, Н02М 3/335, 1991 г.

2. П. РФ №2009604, h02M 3/335, 1992 г.

Преобразователь напряжения, содержащий трансформатор, два транзистора, один из которых МОП-транзистор с n-каналом, схему управления, отличающийся тем, что в преобразователь напряжения введены первый и второй Г-образные LC фильтры и накопительный дроссель, причем вход преобразователя напряжения соединен с входом первого Г-образного фильтра, выход которого соединен со стоком МОП-транзистора, затвор которого соединен с входом схемы управления, а исток - с первым выводом первичной обмотки трансформатора, при этом второй вывод первичной обмотки трансформатора соединен с первым выводом накопительного дросселя, второй вывод которого соединен с выходом схемы управления и входом второго Г-образного LC фильтра, выход которого подключен к выходу преобразователя напряжения.