Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель - повышение КПД, улучшение массогабаритных показателей и упрощение преобразователя. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит два трансформатора 1,2, первичные 3, 4 и размагничивающие 7, 8 обмотки каждого из которых соединены соответственно через транзисторы 5, 6 и рекуперационные диоды 9, 10 с входными выводами. Выходные обмотки 11, 12 трансформаторов 1, 2 соединены через выпрямительные диоды 13, 14 и фильтр 15 с выходными выводами. Сигналы с выходов блока управления 19 поочередно отпирают транзисторы 5, 6. Напряжение с выходных обмоток 11, 12 через выпрямительные диоды 13, 14 и фильтр 15 поступает на выход преобразователя постоянного напряжения в постоянное. Одновременно через перемагничивающие обмотки 16, 17 и дроссель 18 происходит взаимное перемагничивание трансформаторов 1, 2, при этом отсутствие диодов или резисторов в цепи взаимного перемагничивания повышает КПД преобразователя постоянного напряжения в постоянное. 4 ил.

СОН э СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 02 И 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMY СНИДЕ ГЕГ)ЯСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СС (21) 4384541/24-07 (22) 28.01.88 (46) 30.11.89. Вюл. !! 44 (72) Л.И.Кондаков, 1!.Н.1елихов и И.Ю.Румянцев (53) 621.314.58 (088.8) (56) Лнторское свидетельство СССР

Р 1169109, кл. Н 02 ! 3/ЗЗэ, 25.03.83.

Лнторское свидетельство СССР

1," 1159129, кл. 1; 02 tt 3/335, 30.01.84.

Лнторское свидетельство СССР

951596, кл. Н 02 ! 3/335, 30.12.80. (54) пРГОВРлВОВлтель НОстОяннОГО

НЛПРЯЖЕН1!Я В !(ОСТОЯННОГ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичпогг электропитания. Цель — повышение КПД, улучшение массогабаритных показателей и упрощение преобразователя. Преобразователь постоянного напряжения и

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного злектропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Целью изобретения явгляется повышение КПЛ преобразователя постоянного напряжения н постоял.inc, улучшение массогабаритных ноля- ятелей и упрощение иреобряэовяте v . постоянное содержит два трянсформатора 1 и 2, первичные 3 и 4 и размагничивающие 7 и 8 обмотки каждого и 3 которых соединены соответ твенно через транзисторы 5 и 6 и рекуперационные диоды 9 и 10 с входными выводами. Выходные обмотки 11 и 12 трансформаторов 1 и 2 соединены через выпрямительные диоды 13 и 14 и фильтр 15 с выходными выводами. Сигналы с выходов блокя 19 управления поочередно отпирают транзисторы 5 и

6. Напряжение с выходньгх обмоток 11 и 12 через выпрямительные диоды 13 и 14 и фильтр 15 поступает на выход преобразователя постоянного напряжения н постоянное. Одновременно через перемагничивяющие обмотки 16 и 17 и дроссель 18 происходит взаимное перемягничинание трансшорматорон 1 и 2, при этом отсутствие диодов или резисторов в цепи взаимного перемагничивания повышает КПД преобразователя постоянного напряжения в постоянное. 4 ил.

На фиг.1 представлена схема принципиалъная электрическая предлагаемого преобразователя; на фиг.2-4— временные диаграммьi работы преобразователя при различных коэффициентах заполнения импульсов.

Преобразователь постоянного напряжения н постоянное содержит два трансформатора 1 и 2, первичные обмотки 3 и 4 которых соединены через

1525838 два транзистора 5 и 6 с входными выводами, размагничивающие обмотки 7 и 8 соединены через рекуперационные диоды 9 и 10 с входными выводами, выходные обмотки 11 и 12 соединены через два выпрямительных диода 13 и 14 и фильтр 15 с выходными выводами, перемагничивающие обмотки 16 и

17 образуют с дросселем 18 замкнутый контур, блок 19 управления. Временные диаграммы работы преобразователя при различных коэффициентах заполнения импульсов обозначены позициями

20-28 ° 15

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное работает следующим образом.

Управляющие импульсы поступают на базы транзисторов 5 и 6 от блока 19 управления со сдвигом по фазе на 180 .

При открытом транзисторе 5 (6) энергия первичного источника передается в нагрузку через открытый транзистор ,5(6), выпрямительный диод 13 (14) и 25 фильтр 15. Если оба транзистора заперты, то в нагрузку через диод фильтра 15 поступает энергия, запасенная в индуктивности фильтра 15.

Рассмотрим теперь процесс перемагничивания трансформаторов 1 и 2. В момент времени t, (см.фиг.2) управляющим импульсом открывается транзистор

5, при этом к входной обмотке 11 трансформатора 1 прикладывается нап35 ряжение первичного источника и начинается процесс намагничивания сердечника трансформатора 1, т.е. магнитная индукция 25 и напряженность 26 магнитного поля в нем возрастают. На 40 перемагничивающей обмотке 16 наводится ЭДС, величина которой определяется отношением числа витков первичной

3 и перемагничивающей 16 обмоток.

3а счет этой ЭДС по цепи: обмотка

16 — дроссель 18 — обмотка 17 начинает протекать ток 24, за счет чего осуществляется размагничивание энергии в дросселе 18. В момент времени транзистор 5 закрывается, что при<

50 водит к запиранию выпрямительного диода 13, после чего напряжения на обмотках силового трансформатора меняют знак. Рекуперационный диод 9 открывается, начинается процесс размагничивания сердечника силового трансформатора 1, ток намагничивания которого замыкается по контуру: обмотка 7 — плод 9 — источник выходного напряжения — обмотка 7. Обратное напряжение, прикладываемое к первичной обмотке 3, зависит от соотноше-, ния числа витков первичной 3 и размагничиваюцей 7 обмоток. В то же время 3а счет ЭДС, наводимой в перемагничиваюцей обмотке 16, начинаются спад тока в дросселе 18 и процесс намагничивания сердечника силового трансформатора 1. Длительность этого этапа зависит от соотношения тока намагничивания силового транс*орматора 1 и тока дросселя 18, приведенных к размагничивающей обмотке 7. В момент времени t сумма этих токов становится равной нулю (что возможно лишь при отрицательном значении напряженности 26 магнитного поля) и рекуперационный диод 9 закрывается.

Дальнейшее изменение магнитного состояния сердечников силовых трансформаторов 1 и 2, а также дросселя 18 незначительно, так как определяется лишь наличием активного сопротивления перемагничивающих обмоток 16 и

17 и дросселя 18. В момент времени сигналом с блока 19 управления открывается транзистор 6. При этом во второи трансформаторе протекают процессы, аналогичные описанным для элементов первого трансформатора и наоборот.

УвеличениЕ коэдхЬициента заполнения приводит к увеличению длительности интервалов времени t,-t и t<— и сокращению интервала когда практически отсутствует изменение магнитного состояния силовых трансформаторов 1 и 2. Начиная с некоторого значения коэффициента заполнения этот этап отсутствует (фиг.3), а в остальном процессы протекают аналогично описанным. Благодаря накоплению магнитной энергии в дросселе 18 при включенных транзисторах 5(6) и влиянию этого на процесс размагничивания сердечника силового трансформатора 1 (2), в схеме обеспечивается увеличение перепада индукций с увеличением коэффициента заполнения импульсов. Причем это увеличение происходит, в основном, за счет увеличения размагничивания в сторону отрицательных напряженностей поля и поэтому с увеличением коэффициента заполнения петля перемагцичивания силовых трансформаторов чения.

Анализ процессов перемагничивания (фиг.2-4) показывает, что при любом знаЧении коэффициента заполнения ток в цепи взаимного перемагничивания: обмотка 16 — дроссель 18 — обмотка 17 является знакоцостоянным, поэтому в предлагаемом устройстве отсутствует диод, который принципиально необходим при использовании в цепи взаимного переиагничивания резистора.

Исключение укаэанных элементов позволяет увеличить КПД преобразователя и упростить его схему. A использование для размагничивания сердечников силовых трансформаторов 1 и 2 энергии, накапливаемой в индуктивности дросселя 18 позволяет увеличить вре25

5 15258

1 и ? становится псе более симметричной.

При увеличении коэффициента заполнения более 0,5 (йиг.4) в течение некоторого времени оказываются включенными оба транзистора 5 и 6.

При этом оба трансформатора передают энергию в нагрузку, и ток дросселя

18 увеличивается под действием суммы 1р

ЭДС, наводимых на перемагничивающих обмотках 16 и 17. Герепап индукции в сердечниках силовых транс*орматоров 1 и 2 еще более угеличиггяется и при максимальном коэффициенте заполнения достигает t:àêсимального зна38 6 мя этого перемагничивания под действиеи наибольшего напряжения, определяемого соотношением числа витков первичггой 3(4) и размагничивающих обмоток 7(8) обмоток. Таким образом, при любом данном коэффициенте заполнения импульса перепад индукции в предлагаемом устройстве больше, чем в известных.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий два трансформатора, первичные обмотки каждого из которых подключены к входным выводам через транзисторы, базы которых подключены к выходам блока управления, выходные обмотки трансформаторов соединены через два выпрямительнык диода и фильтр с выходными выводами, а размагничивающие обмотки соединены через два рекуперационных диода с входными выводами, переиагничивающие обмотки трансформаторов, соединены согласно-последовательно, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, улучшения иассогабаритных показателей и упрощения преобразователя, указанное соединение перемагничивающих обмоток осуществлено через введенный дроссель.

1525838

Ф

Ц

13

ФиГ C

Составитепь R. 1 .жо)з

Текред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

Редактор Т.Ле иииа акяч !, .) 3 !ира); 648 !!оиписное

ВЕТИИПИ Гt с г..ие. тиеиио л коми гете Tlo иэобретс ииям и открытиям при ГЕ!1т С(, СР

1 10: з, Москиа, !К-.15, Рз лис.кая иаб., д. 4/. ) дрои-,ц; л.- гя íи< --ия,;отc . )I,ñêии к .-;»ии,)т "l ëòã lt! ", и. Ужгород, ул. Гагарина, 1()1