Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение может быть использовано при создании вторичных источников питания. Пель изобретения - повышение КПД и надежности путем уменьшения напряжения на разомкнутом сило-- вом ключе при расширении диапазонов входных и выходных напряжений и токов нагрузки. Преобразователь содержит накопительный дроссель, первичная обмотка которого соединена с входными шинами через первый диод и силовой управляемый ключ, а вторичная - через выпрямитель с конденсатором фильтра. Первичная обмотка подсоединена также к накопительному ко нденсатору через дополнительный ключ, соединенный с диодной ветвью LCD-трехполюсника и через второй диод с силовым ключом. Емкостная ветвь LCD-трехполюсника подключена к общей точке силового ключа и первичной обмотки. D-ветвь трехполюсника и свободный вывод накопительного конденсатора подключены к шине питания, с которой соеди нен первый диод. Оба ключа управляются от одного блока управления-. Накопительный конденсатор заряжается при размыкании силового ключа, ограничивая величину напряжения на нем, и разряжается в нагрузку через дополнительньм ключ, обеспечивая рекуперацию энергии без потерь в цепи возврата. 2 ил. (/) СО со 4: СО о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) Al (50 4 Н 02 M 3 335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 4048771/24-07 (22) 03.04.86 (46) 30.08.87. Бюл. У- 32 (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика" (72) О.Н. Иельников (53) 62 1.3 14.58(088.8) (56) Патент ФРГ № 2719026, кл. H 02 M 3/335, 1978.

IEEE Power Е1.ectronics Spesialist

Conference Record PESC-8i 1982, р. 445. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯНЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано при создании вторичных источников питания. Цель изобретения — повышение КПД и надежности путем уменьшения напряжения на разомкнутом сило-. вом ключе при расширении диапазонов входных и выходных напряжений и токов нагрузки. Преобразователь содержит накопительный дроссель, первичная обмотка которого соединена с входными шинами через первый диод и силовой управляемый ключ, а вторичная — через выпрямитель с конденсатором фильтра.

Первичная обмотка подсоединена также к накопительному конденсатору через дополнительный ключ, соединенный с диодной ветвью LCD-трехполюсника и через второй диод с силовым ключом.

Емкостная ветвь LCD-трехполюсника подключена к общей точке силового ключа и первичной обмотки. D-ветвь трехполюсника и свободный вывод накопительного конденсатора подключены к шине питания, с которой соединен первый диод. Оба ключа управляются от одного блока управления. Накопительный конденсатор заряжается при размыкании силового ключа, ограничивая величину напряжения на нем, и разряжается в нагрузку через дополнитель- ный ключ, обеспечивая рекуперацию энергии без потерь в цепи возврата.

2 ил. I 1334308

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения, Цель изобретения — повышение КПД и надежности путем уменьшения напряжения на разомкнутом силовом ключе при расширении диапазонов входных и выходных напряжений и токов нагрузки.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 — диагракачы напряжений и токов на силовом ключе, накопительном конденсаторе и накопительном дросселе преобразователя.

Преобразователь содержит накопи-. тельный дроссель 1, управляемый си ловой ключ 2 (транзистор) и дополнительный ключ 3, блок 4 управления ключами, конденсаторы 5 и 6, дополнительный дроссель 7„ диоды 8-11 и фильтрующий конденсатор 12, с которым через выпрямительный диод 13 соединена вторичная обмотка дросселя 1.

Первичная обмотка дросселя 1 соединена через транзистор 2 с питающим выводом 14 и через диод 11 с питающим выводом 15. Элементы 5, 7, 8 и 9 образуют LCD-трехполюсник, подсоединенный LD-ветвью (7-8) к выводу 15, а емкостной ветвью (5) — к точке соединения обмотки дросселя 1 с ключом 2.

Ключ 3 соединен одним выводом с диодной ветвью (9) LCD-трехполюсника и через диод 10 с выходной цепью транзистора 2, а вторым выводом — с выводом первичной обмотки дросселя 1, связанным с питающим выводом 15 через диод 11.

Между первым выводом ключа 3 и питающим выводом 15 включен накопительный конденсатор 6.

Преобразователь работает следующим образом.

С момента t замыкания силового ключа 2 запускающий импульс поступа— ет на дополнительный ключ 3, который открывается и поддерживается в открытом состоянии протекающим через него током. Напряжение на силовом ключе 2 падает до нуля, к первичной обмотке дросселя 1 оказывается приложенным напряжение U „, +Б -, и ток в обмотке i начинает нарастать., В этот же момент к дополнительному дросселю 7 оказывается приложенным через- конденсатор 5 скачок напряжения, равный И„„, и ток i в последовательном контуре, образованном конденсатором 5 и дросселем 7, начинает нарастать по синусоиде, а напря5 жение U в точке соединения диодов

8 и 9 нарастает по косинусоиде. В момент времени t< напряжение на накопительном конденсаторе 6 становится

ip равным 11„„,, îòêðûâàåòñÿ äèîä 11, закрывается дополнительный ключ 3 и напряжение на первичной обмотке дросселя-накопителя 1 стабилизируется на уровне U», . Продолжается нарастание

15 тока i„ линейное, в нагрузке.

Через четверть периода частоты колебательного контура 5-7 в момент времени t ток в контуре достигает максимума, напряжение П в точке сое2р динения диодов 8 и 9 — значения

U„,, ток дросселя 7 через диоды 8 и 9 начинает поступать в конденсаторнакопитель 6, напряжение U на котором начинает нарастать. В момент вре25 мени t закрывается силовой ключ 2, ток нагрузки через конденсатор 5 замыкается в конденсатор 6, складыва ясь с током дросселя 7, скорость нарастания напряжения U увеличивается, gp напряжение U на силовом ключе 2 начинает нарастать.

В момент t4 напряжение на ключе U достигает значения U, открывается диод 10, скорость нарастания напряжения U, уменьшается, сравниваясь со скоростью нарастания U . В момент напряжение на вторичной обмотке дросселя-накопителя 1 достигает значения

Б „, появляется ток д, заряжающий кон денсатор 12 фильтра, и исчезает ток i в первичной обмотке дросселя.

Напряжение на ключе 2 фиксируется на уровне И и +Б„, и остается на этом уровне до момента t, когда заверша45 ется размагничивание, дросселя-накопителя 1 и ток спадает до нуля. В этот момент напряжение на ключе 2 спадает до значения У„„ „ напряжение Uc на конденсаторе б остается равным U + пит

+U до момента t<,, когда процесс повторяется.

Таким образом, достигается уменьшение амплитуды выброса напряжения на

С,+С, основном ключе в раз и соС, ответственно повышаются надежность и КПД преобразователя. Режим переэа— ряда накопительной цепи, который начинается при нулевом напряжении на

1334308 конденсаторе 6, обеспечивает эффективную работу преобразователя при любых значениях питающего и выходного на— пряжений и любом токе нагрузки.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий накопительный дроссель, первичная обмотка которого через силовой управляемый ключ подсоединена к первому входному выводу, а вторичная обмотка через выпрямительный диод — к выходному фильтру, блок управления силовым клю- 15 чом, первый конденсатор, подключенный одним выводом к точке соединения накопительного дросселя с силовым ключом, „а другим выводом - к первому диоду и последовательной цепи из дополнительного дросселя и второго диода, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем уменьшения напряжения на разомкнутом силовом ключе при р".сширении диапазонов входных и выходных напряжении и токов нагрузки, в него введены третий и четвертый диоды, дополнительный ключ, управляемый с выхода блока управления, и второй конденсатор, включенный между вторым входным выводом и первым выводом дополнительного ключа, соединенного этим же выводом со свободным выводом первого диода и через третий диод с точкой соединения силового ключа с первиЧной обмоткой накопительного дросселя, свободный вывод которой подсоединен к второму выводу дополнительного ключа и через четвертый диод к второму питающему выводу, к которому также подсоединен свободный вывод укаэанной последовательной цепи из дополнительного дросселя и второго диода.

1334308 num

Составитель В. Моин

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор В.Гирняк

Заказ 3976/54 Тираж 659 Подписнс. е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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