Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД. В силовой трансформатор 5 преобразователя введена вспомогательная обмотка 17 через дополнительно введенный диод 18, подключенная встречно-параллельно первой обмотке 12 дросселя 10. Благодаря введению цепи перемагничивания силового трансформатора увеличен диапазон изменения индукции в его сердечнике и, как следствие, уменьшены его габариты. Увеличение диапазона изменения индукции в сердечнике трансформатора позволяет сократить число витков его первичной обмотки, что уменьшает ее активное сопротивление. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1676029 (21) 4801375/07 (22) 12,03.90 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Винницкое производственное объединение "Маяк" (72) С.Д. Рудык, В.Е. Турчанинов, А,Ю; Воробьев и С.В. Корнеев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1676029, кл, Н 02 МЗ/335,,1989. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в источниках вторичного электропитания.

Ы2„, 17587у8 А2

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД. В силовой трансформатор 5 преобразователя введена вспомогательная обмотка 17 через дополнительно введенный диод 18, подключенная встречно-параллельно первой обмотке 12 дросселя 10. Благодаря введению цепи перемагничивания силового трансформатора увеличен диапазон изменения индукции в его сердечнике и, как следствие, уменьшены его габариты. Увеличение диапазона изменения индукции в сердечнике трансформатора позволяет сократить число витков его первичной обмотки, что уменьшает ее активное сопротивление. 1 з,п. ф-лы. 2 ил.

1758798

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий входные выводы, к которым подключены первый и второй коммутирующие транзисторы, соединенные последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, первый и второй ограничивающие диоды, выпрямительный диод, подключенный к вторичной обмотке силового трансформатора, рекуперационный диод, конденсатор выходного фильтра, трехобмоточный дроссель, причем один вывод первой обмотки дросселя соединен с катодом первого ограничивающего диода и через первый коммутирующий транзистор соединен с первым входным выводом и катодом второго ограничивающего диода, другой вывод первой обмотки дросселя соединен с первым выводом первичной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой соединен с анодом второго ограничивающего диода и через второй коммутирующий транзистор соединен с вторым входным выводом и анодом первого ограничивающего диода, один выход второй обмотки дросселя соединен с катодом рекуперационного диода, а другой вывод — с одним выводом третьей обмотки дросселя и через выпрямительный диод — c первым выводом вторичной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой соединен с анодом рекуперационного диода и одним выводом конденсатора выходного фильтра, другой вывод которого соединен с другим выводом третьей обмотки дросселя.

Кроме того, отношение чисел витков первой и второй обмоток дросселя равно коэффициенту трансформации силового трансформатора.

Недостатками преобразователя постоянного напряжения в постоянное являются большие размеры силового трансформатора и повышенные потери мощности в его обмотках, вызванные малым диапазоном изменения индукции в сердечнике трансформатора (в данном случае диапазон изменения индукции в сердечнике трансформатора не превышает значения hB =

Вз - Bz, где  — индукция насыщения материала сердечника;  — остаточная индукция материала сердечника при напряженности внешнего магнитного поля, равной нулю).

Цель изобретения -улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД.

Поставленная щель достигается тем, что

В преобразователе постоянного напряже10

55 ния в постоянное, в силовой трансформатор введена вспомогательная обмотка, причем эта обмотка соединена с первой обмоткой дросселя через цепь введенного дополнительного диода.

В цепь дополнительного диода может быть последовательно включен введенный токоограничивающий элемент, На фиг. 1 показана и рин цип и аль ная схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг. 2 — диаграммы токов I и напряжений

0 в основных цепях преобразователя, индекс которых соответствует номеру элемента цепи.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит входные выводы 1, 2, первый и второй коммутирующие транзисторы 3, 4, силовой трансформатор 5, первый и второй ограничивающие диоды 6, 7, выпрялительный диод 8, рекуперационный диор, 9, дроссель 10, конденсатор выходного фильтра 11. Дроссель 10 выполнен трехобмоточным (W1, W2, М/з). Один вывод первой обмотки 12 дросселя 10 соединен с катодом первого ограничивающего диода 6 и через первый коммутирующий транзистор

3 соединен с первым входным выводом 1 и катодом второго ограничивающего диода 7.

Другой вывод первой обмотки 12 дросселя

10 соединен с первым выводом первичной обмотки 13 силового трансформатора 5.

Второй вывод первичной обмотки 13 силового трансформатора 5 соединен с анодом второго ограничивающего диода 7 и через второй коммутирующий транзистор 4 соединен с вторым входным выводом 2 и анодом первого ограничивающего диода 6.

Один вывод второй обмотки 14 дросселя 10 соединен с катодом рекуперационного диода 9, Другой вывод второй обмотки 14 дросселя 10 соединен с оцним выводом третьей обмотки 15 дросселя 10 и через выпрямительный диод 8 соединен с первым выводом Вторичной обмотки 16 силового трансформатора 5, Второй вывод вторичной обмотки 16 силового трансформатора 5 соединен с анодом рекуперационного диода 9

v) Одним ВыВОдОм конденсатора Выходного фильтра 11. Другой вывод конденсатора выходного фильтра 11 соединен с другим выводом третьей обмотки 15 дросселя 10, Вспомогательная обмотка 17 силового трансформатора 5 соединена с первой обмоткой 12 дросселя 10 через цепь введенного дополнительного диода

18. Последовательно с дополнительным диодом 18 может быть включен токоогра1758798

10

40

45 ничивающий элемент 19 (показан на фиг. 1 пунктиром), В качестве токоограничивающего элемента 19 может быть использован резистор.

Для уменьшения мощности, выделяемой в токоограничивающем элементе 19, последний может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и дросселя.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное работает следующим образом, Коммутирующие транзисторы 3, 4 работают синхронно. При подаче на базы коммутирующих транзисторов 3, 4 положительных импульсов напряжения начинает протекать ток в первичной цепи преобразователя (интервал времени t> - t2 на фиг. 2), который замыкается по цепи 1-2-13-13-4-21, При этом во вторичной обмотке 16 силового трансформатора.5 возникает импульс напряжения, открывающий выпрямительный диод 8 (см. временные диаграммы на фиг. 2), и энергия из первичной цепи преобразователя поступает на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку. Контур протекания тока соответственно 16-8-15-1116. На этом же этапе работы преобразователя ток в первой обмотке 12 дросселя 10 и в первичной обмотке 13 силового трансформатора 5 нарастает. Происходят накопление энергии в дросселе 10 и намагничивание сердечника силового трансформатора 5 в прямом направлении.

При этом первый и второй ограничивающие диоды 6 и 7, рекуперационный диод 9 и введенный диод 18 заперты:

Когда импульсы напряжения на базах коммутирующих транзисторов 3, 4 становятся равными нулю, коммутирующие транзисторы 3, 4 закрываются (момент времени

tz на фиг. 2). В этот же момент времени закрывается выпрямительный диод 8. Под действием ЭДС самоиндукции, возникающей на первичной обмотке 13 силового трансформатора 5, и ЭДС самоиндукции, возникающей на первой обмотке 12 дросселя 10, открывается первый и второй ограничивающие диоды 6, 7 и начинается процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности дросселя 10 на предыдущем этапе работы преобразователя, передается на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку. Контур протекания тока соответственно 15-11 — 9-14 — 15.

Рекуперация энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансформатора 5, идет на интервале времени t2 — Q (см, временные диаграммы на фиг. 2). При этом направление на первом и втором коммутирующих транзисторах 3, 4 фиксируется на уровне Ur, где Uп — напряжение источника питания преобразователя.

В момент времени тз укаэанный процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансформатора 5, прекращается.

На интервале времени з — t4 продолжается передача энергии, накопленной в индуктивности дросселя 10, на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку преобразователя. Контур протекания тока соответственно 15 — 11 — 9 — 14 — 15. На интервале времени t2 — t4 ток во второй 14 и третьей 15 обмотках дросселя 10 падает, Одновременно с описанными процессами на интервале времени tz — t4 за счет ЗДС самоиндукции на первой обмотке 12 дросселя 10 начинает протекать ток по цепи 1217 — 18-12. При этом происходит намагничивание сердечника силового трансформатора 5 в обратном направлении путем протекания намагничивающего тока по его дополнительной обмотке 17. Введенный токоограничивающий элемент 19 ограничивает ток коммутирующих транзисторов

3, 4 при насыщении сердечника силового трансформатора 5 в обратном направлении.

Кроме того. он позволяет выбирать диапазон размаха индукции в сердечнике силового трансформатора, соответствующий максимальной величине его магнитной проницаемости,. за счет чего могут быть уменьшены ток и потери в коммутирующих транзисторах.

В момент времени t4 вновь открываются первый и второй коммутирующие транзисторы 3, 4. Рекуперационный диод 9 и введенный диод 18 закры ва ются, все" описанные процессы повторяются.

В дросселе 10 совмещены функции преобразования напряжения по уровню обеспечения гальванической развязки и фильтрации выходного напряжения преобразователя.

Изменением отношения числа витков второй 14 и третьей 15 обмоток дросселя 10 обеспечивается перераспределение функций преобразования энергии первичной сети между силовым трансформатором 5 и дросселем 10.

Условием безразрывности тока конденсатора 1 1 является равенство Отношения числа витков между обмотками 12 и 14 отношению числа витков между обмотками 13 и 16.

Предлагаемое изобретение имеет следующие технико-эконсмические преимущества перед известным техническим

1758798

Составитель С.Рудык

Редактор И.Касарда Техред M.Moðãåíòàë Корректор Н.Тупица

Заказ 3008 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, уп.Гагарина, 101 решением. Улучшение массогабаритных показателей, Это достигается тем, что в предлагаемом техническом решении путем введения цепи перемагничивания силового трансформатора увеличен диапазон изменения индукции в сердечнике трансформатора (изменение индукции ЛВ = 2 вз).

Вследствие этого уменьшены его габариты и масса. Повышение КПД. Обьясняется это тем, что в связи с увеличением диапазона изменения индукции в сердечнике трансформатора, при обеспечении той же выходной мощности преобразователя уменьшено число витков его обмоток, а следовательно, и их активные сопротивления, что обуславливает уменьшение потерь в обмотках трансформатора и повышает КПД преобразователя.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напря5 жения в постоянное, по авт, св. М 1676029, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения КПД, в силовом трансформаторе введена вспомогательная обмотка через

10 дополнительно введенный диод, подключенная встречно-параллельно первой обмотке дросселя. . 2. Преобразователь по и, 1, о т л и ч à юшийся тем, что в цепь дополнительного

15 диода введен последовательный токоограничивающий элемент.