Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД. Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит мостовой инвертор с двумя силовыми транзисторами 3 и 4 и двумя диодами 5 и 6. Цепочка, состоящая из последовательно соединенных первого конденсатора 11, первого дросселя 12, третьего диода 13 и второго конденсатора 14, подключена к выходной диагонали мостового инвертора черезшестой 10 и седьмой 15 диоды. Последовательно с первичной обмоткой 7 выходного трансформатора 8 включен второй дроссель 9, задерживающий нарастание тока коллектора при включении силовых транзисторов 3 и 4. При выключении силовых транзисторов 3 или 4 происходит разряд конденсаторов 11 и 14, что снижает скорость напряжения на транзисторе, т.е. потери мощности в нем. Тиристоры 18 и 19 осуществляют перезаряд конденсаторов 11 и 14 через первый дроссель 12 на интервале открытого состояния силовых транзисторов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504Н 02 М3337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ . И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4226838/24-07 (22) 09.04.87 (46) 1 5.04.89. Бюл. У 1 4 (72) В.П. Фоминых (53) 621 .31 4.58(088.8) (56) Мкртчян Ж.А. Электропитание электронно-вычислительных машин, Энергия, 1 980, с. 30, рис. 2.7б.

Авторское свидетельство СССР

11 1171921, кл. Н 02 M 3/337, 1984. (54) ОДНОТАКТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения — повышение КПД.

Однотактный преобразователь постоян,ного напряжения содержит мостовой инвертор с двумя силовыми транзисторами 3 и 4 и двумя диодами 5 и 6.

Цепочка, состоящая из последовательно соединенных первого конденсатора

11, первого дросселя 12, третьего диода 13 и второго конденсатора 14, подключена к выходной диагонали мостового инвертора через шестой l 0 и седьмой )5 диоды. Последовательно с первичной обмоткой 7 выходного трансформатора 8 включен второй дроссель

9, задерживающий нарастание тока коллектора при включении силовых транзисторов 3 и 4. При включении силовых транзисторов 3 или 4 происходит разряд конденсаторов 11 и I -,что снижает скорость напряжения на транзисторе, т.е. потери мощности в нем. Ти- а ристоры 18 и 19 осуществляют переза" ряд конденсаторов 11 и 14 через первый дроссель !2 на интервале открыто го состояния силовых транзисторов. 2 ил. с,1 473038

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения — повышение КПД.

На фиг . 1 приведена схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства, при этом индексы при переменных соответствуют номеру элемента схемы.

Преобразователь содержит подключенный к входным выводам 1 и 2 однотактный мостовой инвертор, выполнен- 15 ный на силовых транзисторах 3, 4 и диодах 5, 6. Последовательно соединенные первичная обмотка 7 выходного трансформатора 8 и дроссель 9 подключены к диагонали переменного тока инвертора между эмиттером транзистора 3 и коллектором транзистора 4, к которой подсоединена также последовательная цепочка, состоящая из диода 1 О, конденсатора 11, 25 дросселя 1 2, диода 13, конденсатора

14 и диода 15. Диод 16 включен между входным выводом 1 и общей точкой диода 13 и конденсатора 14, а диод 17 — между входным выводом 2 и общей точкой конденсатора 11 и дросселя 12. Тиристор 18 подсоединен между первым входньм выводом 1 и общей точкой диода 1 0 и конденсатора ll, а тиристор l P — между вторым входным выводом 2 и общей точкой конденсатора 14 и диода 15„

Вторичная обмотка 20 выходного трансформатора 8 подключена к нагрузке 21 через выпрямитель 22 и выходной сгла- 4 живающий фильтр 23, содержащий замыкающий диод 24 н сглаживающие дроссель 25 и конденсатор 26. Выходы блока 27 управления соединены с управляющими входами транзисторов

3, 4 и тиристоров 18, 19.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии до момента времени С (фиг. 2) силовые транзисторы 3 и 4 открыты, конденсаторы 11 и 1 4 заряжены до входного напряжения полярностью, указанной на фиг.l, К первичной обмотке 7 трансформато" ра 8 приложено входное напряжение

:55 (полярность без скобок), ток нагрузки протекает через диод 22.

В момент времени t снимаются отпирающие сигналы с управляющих входов транзисторов 3 и 4. Транзисторы

3 и 4 закрываются и ток в них за интервал времени выключения транзисторов t -t спадает до нуля (время рассасывания не учитывается) . Ток первичной обмотки 7 трансформатора 8 и дросселя 9 замыкается через первичный источник по цепи: входной вывод 2 — диод 17 — конденсатор 11 диод 1 Π— первичная обмотка 7 трансформатора 8 — дроссель 9 — диод 15— конденсатор 1 4 — диод 1 6 — входной вывод 1.

В интервале времени t -t кондено 3 саторы 11 и 14 разряжаются до нуля по указанной цепи. Напряжение на. транзисторах 3 и 4 возрастает, при этом скорость нарастания напряжения на транзисторе не превышает велиdU IÄ

1чины — = —, где I — ток через

dt С ч первичную обмотку 7 трансформатора

8 и дроссель 9; С вЂ” емкость конденсаторов 11 и 14. Выбором соответст-вующей емкости конденсаторов 11 и 1 4 можно обеспечить безопасную траекторию выключения транзисторов 3 и 4.

В момент времени tz напряжение на конденсаторах 11 и 1 4 достигает половины входного напряжения, напряжение в диагонали мостового инвертора становится равным нулю, и с момента времени t к последовательно

2. соединенным дросселю 9 и первичной обмотке 7 трансформатора 8 прикладывается возрастающее напряжение ripoтивоположной полярности (на фиг . 1 полярность напряжения показана в скобках) . Ток дросселя 9 начинает уменьшаться по величине, а ток сглаживающего дросселя 25 остается неизменным, так как его индуктивность много больше индуктивности дросселя

9. Это ведет к открытию замыкающего диода 24. При этом через диод

1 т .22 протекает спадающий, ток Т =Т.. о где 11, Mz — числа витков соответственно первичной 7 и вторичной 20 обмоток трансформатора 8, а через диод 24 — возрастающий ток 1 Ты Izz где I — ток сглаживающего дросселя 25. Вследствие того, что оба диода 22 и 24 открыты, вторичная обмотка 20, трансформатора 8 закорочена и все напряжение диагонали переменного тока инвертора приложено к дросселю 9.

1473038

В момент времени t конденсаторы 11 и 14 разряжаются до нуля, открываются диоды 5 и 6. Спадающий по величине ток дросселя 9 и первичной обмотки 7 трансформатора 8 замьпсается через первичный источник по цепи . входной вывод 2 — диод 5 первичная обмотка 7 трансформатора

8 — дроссель 9 — диод 6 — входной вывод 1.

В момент времени t ток в дросселе 9 спадает до уровня тока намагничивания трансформатора 8. Входное напряжение через открытые диоды 5, 6 прикладывается к первичной обмотке 7 трансформатора 8 (полярность в скобках), диод 22 закрывается.

В интервале времени t4 -t происходит рекуперация энергии трансформатора 8 в первичный источник. Так как индуктивность первичной обмотки

7 трансформатора 8 много больше индуктивности дросселя 9, напряжение на дросселе 9 близко к нулю и входное напряжение прикладывается к пер". вичной обмотке 7 трансформатора 8.

В момент времени t ток в первичной обмотке 7 трансформатора 8 и дросселе 9 спадает до нуля, диоды 5 и б закрываются, напряжение на обмотках трансформатора 8 становится равным нулю .

В момент времени . поступает отпирающее напряжение на управляющие входы силовых транзисторов 3 и 4, в результате чего на интервале времени включения транзисторов t -t7 напряжение на них спадает до нуля, а напряжение на дросселе 9 возрастает до входного напряжения, что приводит к появлению тока в этом дросселе и первичной обмотке 7 трансформатора 8 и открытию диода 22.

В интервале времени t -t ток через дроссель 9 и первичную обмотку

7 трансформатора 8 возрастает. Через диод 22 течет возрастающий ток

М„

I =. I ", через диод 24 — спа 22 12о дающий ток Х = I — I« . Вследствие того, что оба диода открыты, вторичная обмотка 20 трансформатора

8 закорочена и входное напряжение приложено к дросселю 9. Ток через транзисторы 3 и 4 возрастает, при этом скорость нарастания тока не

dI Е превьппает величины =, где E

Йй входное напряжение, L — индуктивность дросселя 9, что обеспечивает безопасную траекторию включения

5 транзисторов 3 и 4.

В момент времени t> ток через первичную обмотку 7 трансформатора

8 и дроссель 9 достигает величины приведенного к первичной обмотке

7 тока сглаживающего дросселя 25, напряжение на дросселе 9 падает до нуля, а входное напряжение прикладывается к первичной обмотке 7 трансформатора 8, диод 24 закрываi5

Одновременно с открытием -транзистороь 3 и 4 в момент времени подается отпирающее напряжение на уп равляющие входы тран зисторов l 8

20 и 19, последние открываются и в интервале времени t -t конденсаторы 11 и 14 заряжаются до входного нап ряжения по цепи: входная клемма

1 — тиристор 18 — конденсатор 11

25 дроссель 1 2 — диод 13 — конденсатор 1 4 и — тиристор 1 9 — входная клемма 2.

С момента времени й„ процессы в устройстве повторяются.

По сравнению с известньм в предлагаемом устройстве уменьшены динамические потери при включении транзисторов инвертора, расширен диапазон регулирования выходного напряжения, ток заряда конденсато35 ров не проходит через транзисторы инвертора. Переключение токов в выпрямителе и замыкающем диоде происходит плавно, без сквозных токов, 40 ЧTo снижает также уровень помех создаваемых преобразователем.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного о нап ряжения, содержащий мостовой инвертор, в двух диагонально расположенных плечах которого включены силовые транзисторы, а в двух других плечах — первый и второй диоды, выходной трансформатор, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр соединена с выходны" ми выводами преобразователя, и цепочка состоящая из последовательно включенных между ее началом и концом первого конденсатора, первого дросселя, третьего диода и второго конденсатора, причем точка соединения 7у 9

4>4,1/)Я

4 tzt tqtg 10

Фиг.2

ft2t3t4

Составитель В, Моин

Техред Л. Сердюкова Корректор Э. Лонч акова

Редактор М. Недолуженко

Заказ 1723/54 Тираж 645 Подл исн о е

ВБИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г .Ужгород, ул . Гагарина, 101

5 1 47303 третьего диода с вторым конденсато ром через четвертый диод соединена с первым входным выводом преобразователя, соединенным с коллектором

5 первого силового транзистора, а точка соединения первого конденсатора с первым дросселем через пятый диод соединена с вторым входным выводом преобразователя, соединенным с эмиттером второго силового транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, введены второй дроссель, первый и второй управляемые вентили, шестой и седьмой диоды, 8

6 при этом второй дроссель включен через первичную обмотку выходного трансформатора между эмиттером первого силового транзистора и коллектором второго силового транзистора, начало и конец указанной цепочки соответственно через шестой и седьмой диоды соединены с эмиттером первого и коллектором второго силовых транзисторов соответственно и через пятый и второй управляемые вентили подключены соответственно к первому и второму входным выводам преобразователя.