Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

1ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, оодержЕЦЦий подключенные управляюпщмв вводами к блоку управления две одно тактные преобразовательные ячейки, каждая из KOToptdx включает в себя силовой трансформатор с вторичной о откой 1юаключенной к аыпрямительвому диоду, свян занные с общим коидевсаторсм фильтра, подсоединенным к выходш выводам шунтирующий диод, дроссель фвпьтра, о т личаю.щийся 1«м, что, с папыо улучшения весогабаритных пжазателвйу. КПД, шцежюств и улучшения качества выходного напряжения, каждая вз одвотактных преобразовательных ячеек вмеет индивидуальный дроссель фильтра и шу тщ ующий двод, а кроме того, введен многообчютсчный дроссель, каждая вз четырех пе1швчвых o OTCoi; которого слючена последовательво с соответствующвмв выпрямительным в шунтвруюпшм дшдамв, СО а его вторичная обмотка попключева к введенному резистору.. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что введенный р&а е зистор использован в качестве датчика |тока, 1К дооедвненю1х к &юку управления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д) Н 02 М 3/336

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБ .Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ. И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3308060/24-07 (22) 26.06.81 (46) 23.03.83. Бюл. % 11 (72) С. Д.Рудык, В. Е. Турчанинов, .

А.В.Мороз и А.А.Остапенко (71) Виннипкий завод радиотехнической аппаратуры (53) 621.314.58 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 468229, кл. G 05 Р 1/56, 1973.

2. Хусаинов И.И. Высокочастотные импульсные стабилизаторы постоянного найряжения. М., "Энергия, 1980, с. 21, рис. 10а,б.

3. Электроника, % 3, с. 56, рис. 8, 1 978. (54) (57)1.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТО»

ЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий подключенные управляющими входами к блоку управления две однотактные преобразовательные ячейки, каж„„Я0„„100716? A дая нз которых вкпючает в себя силовой трансформатор с вторичной обмоткой, под ключвнной к зыпрямительщыу диоду, связанные с общим конденсатором фильтра, подсоединенным к выходным выводамн шунтирующий диод, дроссель фильгра, о т л и ч а ю,шийся тем, что, с пвлыо улучшения весогабаритных вказателвй, КПД, надежности и улучшения качества выходного напряжения, каждая ю одютактных преобразовательных ячеек ваеет индивидуальный дроссель фильтра и шун тирующий диод, а кроме того, введен многообмоточный дроссвль, каждая из четырех первичных обмоток которого samoчена последовательно с соответствующая а выпрямительным и шунтирующим диодами, а его вторичная обмотка подключена к введенному резистору.

2. Преобразоватвлыв и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что введенный рео зистор использован в качестве датчика

,тока, подсоединенного к блоку управления.

4Р

1 1007187 2

Изобретенвв относится к области ио- пессов переключения диодов преобраэова, точников вторичного элэктрОпитания и Мо- теля приводит к возникновению иысокоже1 быть испольэо!вано в качестве источ- частотных колебаний с частотой, наника питания электро и Радиоаппарату- много превышающей частоту каммутапии . Ры, а также устройств связи. преобразователя. Эти ИЧ колебания про

Известны импульсные высокочастоь никают на. выходные выводы преобразо ные стабилизаторы постоянного напряже- вателя, а также излучаются в виде элек8 ý содержащие Регулирующий элемент, тромагнитной помехи, препятствующей блок управления, дроссель фильтра, ком нормальной работе радиоэлектронной аппа

14утиРУющий диод и вспааогательный 1Р ратуры. щроссель 1) и (21. Кроме того, неравномерное распре

Недостатком этйх стабилизаторов.пав» деление среднего тока нагрузки между стоянного напряжения являются болыщв двумя одютактными преобрмювателями размеры вспомогательного дросселя, а (он расщеделяется обратно пропориионаш также большие размеры элементов, обео- t5 ио выходным сопротивлениям однотактпечивающих размагничивание его сердеч- ных преобразователей) может быть при ника, так как вышеуказанный дроссель чиной снижения надежности преобразовать работает в режиме подмагничнвания по ля. стоянным током Целью изобретения является улучшерй ние весогабаритных показателей, КПД, Has6onee близ @4 z изобретению по надежности и улучшение качества выходтехнической сУщюсти ЯвлЯетсЯ пРеобРа- гюго напряжения. зователь постоянного напряжения в по- Поставленная пель достигается тем, стоянное, содержащий ши(кпюченныэ уп что в преобразователе постоянного нанря равляющими входами K блоку управления 25 ження в постоянное соединенные управлядве однотактные преобразовательные . юншми входами с блоком управления два ячейки, каждая нз которых включает в однотактных преобразователя напряжения, себя силовой трансформатор с вторичной каждый нэ которых включает в себя сиобмоткой, подключенной к выпРямитет левой трансформатор со вторичной обмотисэ4у диоду, связанных с общим кондей- 3О кой, подключенной к выпрямительному . сатором фильтра, подсОединенного к вы диоду, работающих протнвофаэно на обходным выводам, шунтирующий диод1 щий выходной конденсатор преобразоватедроссель фильтра З) ля, к выходным выводам которого подК недостатку этого преобразователя ключена нагрузка, каждая иэ одиотактных следует отнести большие габариты дроссе преобразовательных ячеек имеет инднвиля выходного диодно-индуктивно-емкостно" дуальный дроссель фильтра и шунтнрую35 го фильтра, так как габариты дросселя щий диод, кроме того, введен многообпропорпиональны квадрату величины тока моточный дроссель, каждая из четырех подмагничивания, а через вышеуказан . первичных обмоток которого включена ный дроссель течет весь ток нагрузки последовательно с соответствующвки вы

40 преобразователя. Eme одним недостатком прямительным и шунтирующнм диодами указанного преобразователя являются однотактных преобразователей, а вторичбольшие.ксымУтационные пеРегРУзки в ная обмотка подключена к дополиительснловых транзисторах и диодах преобраэо ному Резистору вателя, проявляющиеся в виде малых по Прн этом напряжение на дополнительно длительности, ио больших по величине

45 введенном резисторе может служить вход импульсов тока, вызванные конечным ным сигналом для защиты преобразовавРеменем переключения диодов преобразо теля от токов neperpyaom. вателя, что приводит к большим габари- На фнг, 1 приведена схеМа прео6раео там теплоотводящих радиаторов указан- вателя постоянного напряжения в постояных элементов, a также к снвкению на- 5 ное; на фиг. 2 - временные диаграммы, дежности и. КПД пРеобРазователЯ. КРоме отображающие работу преобразователя того пРи пРотекании импУльсов токовых для случая, когда все первичные обмоьпеРЕгрУзок в паРазитных элементах nPe- «» введенного многогабаритного дросселя обраэователя, каковыми являются емкости, имеют Равное число витков. монтажа, индуктивности монтажа, ин» дуктивности рассеяния силовых трансфор- Преобразователь постоянного напря маторов и др., происходит накопление 1жения в постоянное содержит coelNHeB энергии, которая после окончания про ные управляющими входами с блоком 1

3 1007167 4 управления две однотактные преобразова кяцем транзисторе 2 возникают большие тельные ячейки. динамические потери.

Первая однотактная преобразсимтель ° Так как в предлагаемый преобразованая ячейка состоит нз коммутирующего тель постоянного напряжения в постоянтранзнстора 2, силового трансформатора 5 ное введен дополнительно иногообмоточ3, содержащего первичную. обмотку 4 н ный дроссель 18, амплитуда выброса вторичную обмотку 5, выпрямнтельного коллекторного тока коммутирующего трандиода 6, соединенного с дросселем фильм знстора 2 ограничена индуктнвностью ра 7 н шунтирующим диодом 8. Вторая его первичных обмоток 19 и 20. В мооднотактюя преобразовательная ячейка t0 мент времени .Ь заканчивается процесс сюстонт из коммутирующего транзистора . рассасывания неосновных носителей в . 9, выходная цепь которого цодключею к р»п переходе шунтирующего диода 8 и силовому трансформатору 10, содержащему обусловленный этим выброс коплекторнопэрвичную обмотку 11 н вторичную об- го тока коммутирующего транзистора 2. мотку 12, соединенную с выпрямитель- и На интервале временн (т, -- : ). ароао: ным диодом 13, соединенным с дроссе- ходит намагничивание сердечника. многоюмм фильтра 14 н шунтнрующнм диодом. обмоточного дросселя 18 в прямом ю15. Обе однотактные ячейки pa6o am цравленин токами выпрямцтельного диода протнвофазно на общий выходной кондея- 6 и током шунтнрующего диода 15, так сатор 16, к выходным выводам кюторого- 30 как онн создают в сердечнике дросселя пощшкяена нагрузка 17. Преобразователь 18 магнитные потоки одного знака. На постоянного напряжения в постоянное интервале времени (ф -ф, ) на дополсодержит также многообмоточный дрос- нительно введенном резисторе 24 вознисель 18 с четырьмя первичными обмот- кает падение напряження, пропорпноюлькамн 19-22, соответственно, н одной 35 ное величинам токов, протекающим по вторичной обмоткой 23, подключенной к нервнчным обмоткам 19 н 22 многообдополнительному резистору 24. моточного дросселя 18 н коэффипнейту трансформации между вторичной обмоткой

КаммутнРУющие РанзистоРы 2 и 9. 23 и машеуказаннымн обмотками 19 н включаютсЯ попеРеменно,,так как Управ» 30 22; Таким образом, ю интервале времени ляющее напряжение на нх базах сдвинуто (4,< $>) мно1 ообмоточный дроссель ра

О по фазе на 180 относительно друг дру- ботает как токовый трансформатор. га. В момент времени Ь импульс напря- . жения на базе коммутирующего транзиоВ момент времени 6< .положительный тора 2 становится равным нулю, транзио

35 импульс напряжения, подаваемый на базу, тор 2 выключается, юпряженне ю дроо вкяочает коммутирующий транзистор 2, селе фильтра 7 меняет свой знак, откры выпрямнтельный диод 6 начинает прово- вается шунтнрующнй диод 8, и часть дить, н энергия поступает на дроссель энергии, накопленной в дросселе фильтра фильтра 7, выходной конденсатор 16 и 7, начинает передаваться в нагрузку пре нагрузку 17 преобразователя. В момент обраэователя 17.

llocrylIaeHBQ импульса напряжения на базу коммутирующего транзистора 2, он от- На.интервале времени (k - „ ) часть ховается, и поскольку шунтнрующнй энергии, накопленной в дросселях фильтдиод 8 из-эа инерционности не может

45 ра 7 н 14 через шунтнрующне диоды 8

Мгновенно выключиться, возникает выброс и 15, через первичные обмотки многоколлекторного тока транзистора 2. В обмоточного дросселя 20 н 22 передаслучае отсутствия введенного дополни- ется в нагрузку преобразователя. Токи, тельно многообмоточного дросселя 18 текущие через обмотки 20 н 22 многовыброс коллекторного тока коммутнрую обмоточного дросселя, на интервале щего транзистора 2 определяется только (4 -4 ) создают в его сердечнике ма50 коэффициентом его насыщения, индуктив- гннтные потоки, равные по величине, ю постыл рассеяния силового трансформато- противоположные по знаку, так, что сумра 3, приведенной к первичной обмотке марный поток в сердечнике дросселя 18 юпрякення, и внутренним сопротивленн»-, н напряжение на вторичной его обмотке ем цервнчного источника постоянного тока 55 23 равны нулю. В момент времени К и может юмного превышать максимала подается положительный импульс на базу но допустимое значение коллекторного коммутирующего тракэнстора 9, включая тока. Кроме того, прн этом в коммутиру- его, выпрямнтельный диод 13 начинает

5 1067 проводить, н энергия через дроссель фильтра 14 поступает на выходной кон. денсатор 3,6 и нагрузку 17 преобразователя.

На интервале (Ь, -+<) в коллектор- 5 ноМ токе коммутирующего транзистора, а также в токе выпрямйтельного диода

13 возникает выброс, обусловленный инерционностью шунтирующего диода 15 и ограниченный индуктивностью первичных 14 обмоток 21 и 22 многообмоточного дросселя 1 8.

На интервале времени (t<-<>) происходит обратное перемагничивание сер- 15 дечника многообмоточного дросселя 18 токами, текущими по первичным обмо кам 21 и 20 и создающими в сердечнике дросселя магнитные потоки одного знака. На интервале времени (<-< ) 24 дроссель 18 работает как токовый транс» форматор, и на резисторе 24 возникает падение напряжения. В момент времени Ь коммутирующий транзистор 9 выключается, напряжение на дросселе фильтра . 25

14 меняет свой знак, открывается шун-. тирующий диод 15, и часть энергии, накопленной в дросселе 14, начинает передаваться в нагрузку преобразователя.

На интервале времени (+g - 1-р) текут 34 токи по шунтирующим диодам 15 и 8 по первичным обмоткам 20 и 22 многообмоточного дросселя 18, создающие в сердечнике укаэанного дросселя компенс,рующие друг дру|а магнитные потоки. 35

Таким образом, .на интервалах времени (6 -- ; ) и (4< -- ) многообмоточный дроссель работает как токовый трансформатор, и напряжение на дополнительно введенном резисторе может служить сиг- 4

Малом для токовой защиты преобразователя е

167 6

Таким образом, введенный дополнитель= ио многообмоточный дроссель работает в режиме без подмагничивания постоянным током, а габариты его во много раз меньше, чем в известных преобразователях напряжения, что позволяет уменьшить габариты выходного фильтра преобразователя.

Каждый дроссель фильтра предлагаемого преобразователя рассчитывается на ток подмагничивания, равный половине тока нагрузки преобразователя. Уменьше ние токовых перегрузок, возникающих из-эа конечного времени переключения силовых диодов, позволяет уменьшить потери на переключение в элементах преобразователя, тем самым повысить весогабаритные показатели, надежность и ко эффициент полезного действия преобразователя.

Уменьшение токовых перегрузок в элементах преобразователя уменьшает нежелательные помехи, создаваемые преобразователем в других цепях радиоэлектронной аппаратуры, а также дает возможность. повышать частоту переключения коммутирующих транзисторов, что ведет также к уменьшению габаритов и веса преобразователя. Кроме того, введение дополнительно многообмоточного дроссе ля в преобразователь напряжения симметрирует выходные сопротивления входящих в него однотактных преобразователей, так как вышеуказанный дроссель в интервалы времени, соответствующие протеканию токов через выпрямительные диоды работает как токовый траноформатор, и íà его первичных обмотках возникает падение напряжения, пропорциональное токам таких диодов, за счет этого исключаются перегрузки по току коммутирующих транзисторов и повышается надежность преобразователя.

1007167.

Фиг.1

1007 167 и, ф

Составитель Т. Ершова едактор Н. Пушненкова Техред А.Ач Корректор A. дзятхо

Заказ 21 51/7.5 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4