Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится.к электротехнике и может быть использовано всистемах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения. Цель - уменьшение массы и габаритов. Устр-во содержит силовой транзистор 3, через первичную обмотку 5 силового трансформатора 4 и диод 6 подключенный к входным выводам. Вторичная обмотка 7 подсоединена через выпрямитель 8 и фильтр 9 к выходным выводам. Обмотка 5 и диод 6 зашунтированы последовательной цепью, состоящей из конденсатора 12 и обмотки 15 рекуперационного дросселя, обмотка 16 которого через диод 17 подсоединена к выходным выводам. Данное выполнение демпфирующей цепи из конденсатора 12, диода 13 и дросселя 14 позволяет . обеспечить работу дросселя 14 без подмагничивания. При включении скорость нарастания тока ограничена индуктивностью обмотки 5, а при выключении ,- током перезаряда конденсатора 12. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. «е сл г о (р1/г.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„SU„, 1317593 (51)4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3979195/24-07 (22) 19.11.85 (46) 15.06.87. Бюл. ¹ 22 (72) В.И.Барабаш (53) 621 ° 314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1078555, кл. Н 02 M 3/335, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1198693, кл. Н 02 М 3/335, 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится.к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения ° Цель — уменьшение массы и габаритов. Устр-во содержит силовой транзистор 3, через первичную обмотку 5 силового трансформатора 4 и диод 6 подключенный к входным выводам. Вторичная обмотка 7 подсоединена через выпрямитель 8 и фильтр 9 к выходным выводам. Обмотка

5 и диод 6 зашунтированы последовательной цепью, состоящей из конденсатора 12 и обмотки 15 рекуперационного дросселя, обмотка 16 которого через диод 17 подсоединена к выходным выводам. Данное выполнение демпфирующей цепи из конденсатора 12, диода 13 и дросселя 14 позволяет обеспечить работу дросселя 14 без подмагничивания. При включении скорость нарастания тока ограничена индуктивностью обмотки 5, а при выключении — током перезаряда конденсатора 12. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 131

Изобретение. относится -; электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов преобразователя.

На фиг ° 1-3 показаны принципиальные схемы преобразователя, примеры исполнения; на фиг.4 — диаграммы токов и напряжений в основных цепях преобразователя.

Преобразователь постоянного напряжения по фиг.l содержит входные выводы 1 и 2, силовой транзистор 3, силовой трансформатор 4, первичная обмотка 5 которого включена в последовательную цепь с транзистором 3 и блокирующим диодом 6. Вторичная обмотка

7 трансформатора 4 через выпрямитель

8 и фильтр 9 подключена к выходным выводам 10 и ll преобразователя. Защитная CD"цепочка, состоящая из соединенных последовательно конденсатора 12 и демпфирующего диода 13, подключена параллельно первичной обмотке 5. Преобразователь содержит также рекуперационный двухобмоточный дроссель 14, первичная обмотка 15 которого подключена между точкой соединения конденсатора 12 и демпфирующего диода 13 и точкой соединения блокирующего диода 6 и транзистора 3, а вторичная обмотка 16 через рекуперационный диод 17 подключена к выхоцным выводам !О и 11 преобразователя.

Согласно схеме по фиг.2 преобразователь содержит те же элементы, однако силовой транзистор 3 включен между входным выводом 1 и точкой соеди-нения первичной обмотки 5 и конденсатора 12.

В преобразователе по фиг.3 в отличие от преобразователя по фиг.1 защитная цепочка установлена параллельно цепи, образованной включенны-" ми последовательно дополнительным диодом 6 и транзисторным ключом 3,, при этом конденсатор 12 соединен с входным выводом 2.

Преобразователь постоянного напряжения по фиг.! работает следующим образом.

В момент t (фиг.4) поступает первый отпираюший сигнал на транзистор

3, при этом последний открывается и напряжение входного источника через открывающийся диод 6 прикладывается

7593 2 к первичной обмотке 5. Происходит передача энергии к нагрузке, подключенной к выходным выводам 10 и 11.

Одновременно по цепи: входной вывод

1 — конденсатор 12 — первичная обмотка 15 дросселя 14 — транзисторный ключ 3 — входной вывод 2, происходит заряд конденсатора 12 до напряжения источника питания, который заканчивается к моменту t . Напряжение на конденсаторе 12 показано на эпюре 18 (фиг.4), напряжение на обмотке 15 на эпюре 19, ток в обмотке .15 — на эпюре 20, ток транзистора 3 — на эпюре 2! (кривая 22). В момент t2 открываетая демпфирующий диод 13 и ток первичной обмотки !5 замыкается в контуре: диод 13 — обмотка 15 — открытый диод 6. Напряжение на обмотке

15 ограничено разностью напряжений на. открытых диодах 13 и 6 и близко к нулю.

В момент t поступает запирающий сигнал на транзистор 3 и он начинает закрываться. Однако ток обмотки 5 вследствие его индуктивного характера мгновенно измениться не может и замыкается в контуре: демпфирующий диод 13 — конденсатор 12 — обмотка 5, При этом конденсатор 12 сначала разряжается до нуля, а затем заряжается до обратного напряжения, аккумулируя энергию, запасенную ранеее в обмотке

5. Величина обратного напряжения, равная амплитуде обратного напряжения на обмотке 5 (эпюра 23), зависит от величины индуктивности рассеяния обмотки 5 трансформатора 4, от нагрузки преобразователя и от значения емкости конденсатора 12. Форма напряжения на транзисторном ключе 3 показана на эпюре. 21 (кривая 24). В течение фронта нарастания напряжения (интервал t3-t ) диод 6, находившийся ранее в открытом состоянии, не успевает восстановить свое обратное сопротивление, в результате чего обмотка 15 остается зашунтированной и не оказывает влияния на формирование траектории переключения транзистора

3. При необходимости для указанной цели может быть включен также дополнительный конденсатор 25 (показан пунктиром на фиг.l), Далее после закрытия блокирующего диода 6 возникает напряжение на обмотке )5 дросселя 14„ которое трансформируется в его вторичную обмотку 16 ° Открывает3 131759 ся рекуперационный диод 17, энергия дросселя 14 передается в нагрузку, напряжение на обмотке 16 ограничивается на уровне выходного напряжения преобразователя U ц„ . Напряжение на первичной обмотке 15 равно К U „„, где К вЂ” коэффициент трансформации между первичной 15 и вторичной 16 обмотками дросселя 14.

Таким образом, в течение интерва- 10 ла t --t к транзисторному ключу при4 5 ложено напряжение, равное сумме напряжения входного источника питания, обратного напряжения конденсатора

12 Uobð и напряжения на обмотке 15 15

К.У,„. Величина К Uz„„ составляет

10-20Х от U что определяется отношением интервапа t, -t к длительности периода t t работы преобразователя. 20

В момент t поступает следующий отпирающий сигнал на транзисторный ключ 3.

В интервале t -t6 происходит перезаряд конденсатора от напряжения 25 до Б„ . При этом энергия, заоор аит пасенная ранее в конденсаторе 12, передается в дроссель 14. Затем после закрытия транзистора 3 эта энергия передается в нагрузку. Таким об- 30 разом, в течение открытого состояния транзисторного ключа 3 передача энергии в нагрузку идет по цепи: трансформатор 4 — выпрямитель 8 — фильтр

9, а в течение закрытого состояния— по цепи: дроссель 14 — диод 17. Это способствует снижению пульсаций выходного напряжения преобразователя.

Совмещенные эпюры тока и напряжения (кривые 22 и -24) на транзисторе 10

3 показывают, что динамические потери в нем могут быть сведены к минимуму. При включении скорость нарастания тока ограничена индуктивностью обмотки 5 трансформатора 4, а при 45 выключении скорость нарастания напряжения ограничена перезарядом конденсатора 12.

В отличие от прототипа в предлагаемом преобразователе рекуперацион- 50 ный дроссель работает при переменном напряжении на обмотке (без подмагничивания), что уменьшает массу и габариты устройства.

Работа преобразователя по фиг.2 55 аналогична описанной.

3 4

Работа преобразователя по фиг.3 отличается от описанной тем, что в нем конденсатор 12 во время открыто"

ro состояния транзистора 3 разряжается до нуля, а во время закрытого состояния заряжается до напряжения, равного сумме напряжений U„„,, K UzÄÄ, т.е. конденсатор 12 работает при однополярном напряжении на его выводах.

Формула и з обретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий по меньшей мере один силовой транзистор, соединенный с входными выводами преобразователя через первичную обмотку силового трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам преобразователя, защитную CD-цепочку из последовательно соединенных конденсатора и демпфирующего диода, включенную в цепь первичной обмотки силового трансформатора, и рекупера" ционный двухобмоточный дроссель, первичная обмотка которого одним выводом подключена к точке соединения конденсатора и первого вывода демпфирующего диода CD-цепочки, а вторичная обмотка через рекуперационный диод подключена к выходным выводам преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с. целью уменьшения массы и габаритов, в цепь силового транзистора согласно-последовательно включен блокирующий диод, причем второй вывод демпфирующего диода соединен с одноименным первым выводом блокирующего диода, второй вывод которого соединен с другим выводом первичной обмотки рекуперационного дроссеЛЯ»

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что указанная CD-цепочка включена параллельно первичной обмотке силового трансформатора.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что указанная CD-цепочка включена параллельно цепи, состоящей из силового транзистора и блокирующего диода.

1317593

1317593

/num

4ndp

Ъию

Ьил

Корректор С.Черни

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А.Огар

Заказ 2431/52

Фиг

Составитель В.Моин

Техред М. Ходанич

Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5