Двухканальный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит силовой ключ 1, трансформатор 3 с первичной 2 и вторичными 4 и 5 обмотками, выпрямительные диоды 6 и 8, первый индуктивно-емкостный фильтр 7, конденсатор 9 и блок 12 управления. Введен второй индуктивно-емкостный фильтр 10. Благодаря введению второго индуктивноемкостного фильтра преобразователь, элементами резонансного окнтура которого являются конденсатор 9 и эквивалентная индуктивность обмотки 5 трансформаторе) приобретает квазирезонансные свойства. Через резонансный контур протекают импульсы тока практически синусоидальной формы, что повышает надежность и снижает уровень генерируемых помех. 2 з.п,ф-лы, 2 ил. сл с о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С: фь

,) О (g

Q c

Г (21) 4794872/07 (22) 28,02.90 (46) 23.06.92. Бюл. № 23 (71) Винницкое производственное объединение "Маяк" (72) С.В, Корнеев, С.Д. Рудык, В,Е, Турчанинов и Ю.Л. Шостко (53) 621,314.57 (088,8) (56) Источники вторичного электропитания./Под ред. iO.È. Конева М,: Радио и связь, 1983, с. 96, рис. 3.31

Заявка Японии ¹ 58 — 22942, кл, Н 02 М 3/28, 1984. (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектрон5. Ы 1742956 А1 ной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит силовой ключ 1, трансформатор 3 с первичной 2 и вторичными 4 и

5 обмотками, выпрямительные диоды 6 и 8, первый индуктивно-емкостный фильтр 7, конденсатор 9 и блок12 управления. Введен второй индуктивно-емкостный фильтр 10, Благодаря введению второго индуктивноемкостного фильтра преобразователь, элементами резонансного окнтура которого являются конденсатор 9 и эквивалентная индуктивность обмотки 5 трансформатора приобретает квазирезонансные свойства.

Через резонансный контур протекают импульсы тока практически синусоидальной формы, что повышает надежность и снижает уровень генерируемых помех. 2 з.п.ф-лы, 2 ил, б

1742956

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны двухканальные преобразователи постоянного напряжения, содержащие последовательно включенные между входными выводами силовые ключи и первичные обмотки трансформаторов, причем трансформаторы содержат две вторичные обмотки.

Недостатками этих преобразователей является то, что для стабилизации напряжений на нагрузках каналов используются либо отдельные преобразовательные ячейки с цепями обратной связи по напряжению, либо дополнительные импульсные стабилизаторы напряжения в каналах, что наряду с усложнением конструкции ухудшает массогабаритные показатели преобразователей, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухканальный преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными выводами силовой ключ и первую обмотку трансформатора, первую вторичную обмотку, которая через первый выпрямительный диод и первый индуктивно-емкостный фильтр образует первый канал, соединенный с первой цепью нагрузки, вторую вторичную обмотку, связанную с последовательно соединенными вторым выпрямительным диодом, конденсатором и второй цепью нагрузки, блок управления, реализующий широтноимпульсное и частотно-импульсное управление силовым ключом.

Недостатками дан ного технического решения являются высокий уровень генерируемых высокочастотных помех и низкая надежность, Это обусловлено тем, что силовой ключ осуществляет коммутацию индуктивной нагрузки при прямоугольной форме тока, что вызывает широкий спектр генерируемых электромагнитных помех и большие импульсные перегрузки силового ключа, Эти недостатки усиливаются по мере возрастания частоты коммутации преобразователя, Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение уровня генери руемых помех.

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными выводами силовой ключ и первичную обмотку трансформатора, первую вторичную обмотку, которая через первый выпрямительный диод и первый индуктивно-емкостнои фильтр образуют первыи канал, соеди ненный с первой цепью нагрузки, вторую вторичную обмотку, связанную с последовательно соединенными вторым выпрями5 тельным диодом, конденсатором и второй цепью нагрузки, блок управления, реализующий широтно-импульсное и частотно-импульсное управление силовым ключом, введен второй индуктивно-емкостный

10 фильтр, вход которого подключен к конденсатору, а выход — к второй цепи нагрузки, причем второй выпрямительный диод может быть связан с конденсатором через дополнительный дроссель либо непосред15 ственно.

На фиг, 1 показана принципиальная схема двухканального преобразователя постоянного напряжения, на фиг. 2 — диаграммы токов и напряжений, поясняющие его

20 работу.

Двухканальныи преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит последовательно включенные между входными выводами силовой ключ 1 и первичную

25 обмотку 2 трансформатора 3, первую вторичную обмотку 4, которая через первый выпрямительный диод 6 и первый индуктивно-емкостный фильтр 7 образуют первый канал, соединенный с первой цепью нагруз30 ки Rn, вторую вторичную обмотку 5, связанную с последовательно соединенными вторым выпрямительным диодом 8, конденсатором 9 и второй цепью нагрузки Вн2, 35 причем к конденсатору 9 подключен вход второго индуктивно-емкостного фильтра 10, выход которого соединен с второй цепью нагрузки ВН2. Индуктивность рассеяния второй вторичной обмотки 5 трансформатора 3 показана в виде отдельного элемента

11 схемы, Кроме того, двухканальный преобразователь постоянного напряжения содержит блок 12 управления силовым ключом 1, в состав которого входят усилители 13 и 14 сигналов рассогласования, управляемый напряжением с выхода усилителя 14 сигнала рассогласования генератор 15 пилообразного напряжения и ширОтнО-импульсный модулятор 16 импульсов, На первый входы усилителей 13 и 14 сигнала рассогласования подаются напряжения с первой и второй цепей нагрузки Ян1 и РН2 соответственно, На вторые входы этих усилителей подаются напряжения опорного

СИГНаЛа Uon.1 И Uon,2 СООТВЕТСТВЕННО, Блок 12 управления силовым ключом 1 в зависимости от " личины сигн .ла рассогласования напряжения в первой цепи нагрузки Кн1 с напряжением опорного сигнала Uon,) регулирует длительность зам1742956 кнутого состояния силового ключа 1, а в зависимости от величины сигнала рассогласования напряжения во второй цепи нагрузки Ян> с напряжением опорного, сигнала

Uon.2 регулирует период коммутации сила- 5 вого ключа 1, Цепи рекуперации энергии, накапливаемой в индуктивности намагничивания трансформатора 3 и цепи фиксации напряжения на силовом ключе 1 не показаны. 10

Для повышения КПД путем уменьшения амплитуды импульсов тока через элементы преобразователя второй выпрямительный диод 8 связан с конденсатором 9 через допол нител ьный дроссел ь 17. 15

Двухканальный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом, На интервале замкнутого состояния силового ключа 1 (t1 — сз на фиг. 2) энергия от источника питающего напряжения Ео через первую вторичную обмотку 4 трансформатора 3, открытый первый выпрямительный диод 6 и первый индуктивно-емкостный фильтр 7 поступает в первую цепь нагрузки, 25

Ян1, Кроме того, начиная с момента времени t1 энергия от источника питающего напряжения Ео через вторую вторичную обмотку 5 трансформатора 3, индуктивность рассеяния этой обмотки 11, второй выпрямительный диод 8 поступает на конденсатор 9. Благодаря резонансным свойствам колебательного контура, в состав которого входит индуктивность рассеяния

11 и емкость конденсатора 9, и наличию второго индуктивно-емкостного фильтра 10, конденсатор 9 заряжается до напряжения. существенно превышающего номинальное выходное напряжение (диаграмма Ug, фиг.

2). При этом на интервале времени t1 — t2 40 через конденсатор 9, второй выпрямительный диод 8, индуктивность рассеяния 11, вторую вторичную обмотку 5 трансформатора 3 протекает полуволна тока практически синусоидальной формы (диаграммы Ia, I», 45

Is, фиг, 2). Амплитуда этого тока определяется характеристическим импедансом резонансного контура 2к =, а длительность—

/ »

Cg 50 перио ом его разонансной частоты Т, =

=2п L» .Cg.

В момент времени t2 второй выпрямительный диод 8 закрывается и начинается разряд конденсатора 9 через второй индук55 тивно-емкостный фильтр 10 на вторую цепь нагрузки Ян .

В момент времени 14 разряд и последующий перезаряд конденсатора 9 энергией второго индуктивно-емкостого фильтра 10 завершается и напряжение на нем становится равным нулю.

В момент времени тз силовой ключ 1 размыкается и часть энергии, накопленной в дросселе фильтра 7, рекуперирует в первую цепь нагрузки Ян1. Этот процесс длится интервал времени тз — t5 В момент времени

tg на силовой ключ 1 с блока 12 управления приходит следующий управляющий импульс и все процессы в преобразователе повторя ются, Блок 12 управления путем изменения интервалов времени замкнутого состояния силового ключа 1 регулирует напряжение в первой цепи нагрузки ЯН1, а путем изменения периода коммутации силового ключа 1 регулирует напряжение во второй цепи нагрузки Янг

Изобретение позволяет повысить надежность за счет того, что импульсы тока силового ключа 1 преобразователя представляют собой сумму импульсов прямоугольной формы, обусловленных мощностью, передаваемой в первую цепь нагрузки

Ян1, и импульсов грактически синусоидальной формы, обусловленных мощностью, передаваемой во вторую цепь нагрузки Rt

При этом обеспечивается уменьшение импульсных перегрузок силового ключа 1 и второго выпрямительного диода 8 при коммута ци ях.

Кроме того, протекание через втору" вторичную обмотку 5 трансформатора 3, второй ьыпрямительный диод 8 и конденсатор 9 импульсов тока практически синусоидальной формы существенно сокращает спектр и снижает уровень генерируемых преобразователем высокочастотных помех.

Формула изобретения

1. Двухканальный преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными выводами силовой ключ и первичную обмотку трансформатора, первую вторичную обмотку, которая через первый выпрямительный диод и первый индуктивно-емкостной фильтр, образуют первый канал. соединенный первой цепью нагрузки, вторую вторичную обмотку, связанную с последовательно соединенными вторым выпрямительным диодом, конденсатором и второй цепью нагрузки, блок управления реализующий широтно-импульсное и частотно-импульсное управление силовым ключом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения уровня генерируемых помех, в него введен вторгй индуктивно-емкостной фильтр, вход

1742956 диод связан с конденсатором через дополнительный дроссель.

3. Преобразователь по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что второй выпрямительный

5 диод связан с конденсатором непосредственно, которого подключен к конденсатору, э выход — к второй цепи нагрузки.

2, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что второй выпрямительный

LL ynр s иг. 2

Составитель С.Корнеев

Редактор С,Патрушева Техред М,Моргентал Корректор И. Муска

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

Заказ 2293 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ .СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4(5