Преобразователь высокого уровня постоянного напряжения

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫСОКОГО УРОВНЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий два симметричных плеча, подключенных к входным выводам для подключения источника электропитания, каждое из которых состоит из (n-f-l) управляемых ключей и диодов и равновитковых обмоток трансформатора, выходная обмотка которого подключена к выходным выводам, где , 4 ... и т. д., отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения коэффициента загрузки по напряжению ключей и диодов, указанные плечи выполнены в виде согласно и последовательно соединенных поочередно управляемых ключей и равновитковых обмоток трансформатора , при этом указанные диоды шунтируют каждую обмотку и ключ, подключенные к входным выводам, а также каждую пару обмоток, включенных через управляемые ключи.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1078561

3(5Р Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3550202/24-07 (22) 19.11.82 (46) 07.03.84. Бюл. № 9 (72) В. А. Поляков, И. Г. Гузовский и А, М. Кашкаров (53) 621.314.57 (088.8) (56) 1. Патент Франции № 2353992, кл. Н 02 М 3/335, 1978.

2. Патент ФРГ № 2629318, кл. Н 02 М 3/315, 1977.

3, Авторское свидетельство СССР № 809451, кл. Н 02 М 3/315. (54),(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫСОКОГО УРОВНЯ ПОСТОЯННОГО -НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два симметричных плеча, подключенных к входным выводам для подключения источника электропитания, каждое из которых состоит из (n+1) управляемых ключей и диодов и равновитковых обмоток трансформатора, выходная обмотка которого подключена к выходным выводам, где п=3, 4 ... и т. д., отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения коэффициента загрузки по напряжению ключей и диодов, указанные плечи выполнены в виде согласно и последовательно соединенных поочередно управляемых ключей и равновитковых обмоток трансформатора, при этом указанные диоды шунтируют каждую обмотку и ключ, подключенные к входным выводам, а также каждую пару обмоток, включенных через управляемые ключи.

1078561

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания для преобразования постоянного напряжения одного уровня в напряжение другого уровня.

Известны преобразователи напряжения, содержащие несколько трансформаторов, первичные обмотки которых через ключи соединены последовательно и подключены к источнику питания, вторичные же обмотки трансформаторов через выпрямитель с фильтром подключены параллельно к общей нагрузке (1) и (2).

Недостаток таких преобразователей большое количество моточных изделий (трансформаторов, дросселей фильтра), в одном устройстве, кроме того, затруднено выравнивание .напряжения на ключах и конденсаторах делителя напряжения из-за разброса характеристик элементов преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, в котором для деления высокого входного напряжения используется только один трансформатор с несколькими равновитковыми обмотками, содержащее два симметричных плеча, подключенных к входным выводам для подключения источника электропитания, каждое из которых состоит из п обмоток трансформатора и (и+1) управляемых ключей и диодов (3) .

Недостатком известного устройства является большой и неравномерный коэффициент нагрузки по напряжению ключей и диодов преобразователя.

Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения коэффициента загрузки по напряжению ключей и диодов.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем два симметричных плеча, подключенных к входным выводам для подключения источника электропитания, ка кдое из которых состоит из (и+1) управляемых ключей и и равновитковых обмоток трансформатора, выходная обмотка которого подключена к выходным выводам, где п=3, 4 ... и т. д., указанные плечи выполнены в виде согласно и последовательно соединенных поочередно управляемых ключей и равновитковых обмоток трансформатора, при этом указанные диоды шунтируют каждую обмотку и ключ, подключенные к входным выводам, а также каждую пару обмоток, включенных уерез управляемые ключи.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя.

Преобразователь содержит трансформатор 1 с равновитковыми обмотками 2 — 9 и выходной обмоткой 10, образующей выходные выводы и подключенной к нагрузке 11, управляемые ключи 12 — 21, диоды

22 — 31 и входные выводы для подключения к источнику электропитания 32 и 33.

Начало обмотки 2.соединено с ключом 12, а ее конец через ключ 13 соединен с началом обмотки 3 трансформатора 1. Конек обмотки

3 соединен с началом обмотки 4 через ключ

14: ключ 15 соединяет конец обмотки 4 с началом обмотки 5. конец которой соединей с ключом 16. Через ключи 12 — 16 последоватально соединенные равновитковые обмот10 ки 2 — 5 подключены к входным выводам 32 и 33. Диод 22 анодом подключен к концу обмотки 2, а катодом —.к первому входному выводу 32. Диод 23 анодом подключен к концу обмотки 3, а катодом — к началу

15 обмотки 2 трансформатора 1. Соответственно диод 24 соединяет начало и конец обмоток 3 и 4, а диод 25 — обмотки 4 и 5.

Диод 26 катодом подключен к началу обмотки 5, а анодом — ко второму входному выводу 33. Аналогично равновитковые об20 мотки 6 — 9 трансформатора 1 соединены последовательно и согласно с ключами 17—

21 и подключены к входным выводам 32 и 33. а диоды 27 — 31 образуют цепь возврата энергии (рекуперацли) из последовательно соединенных через эти диоды об25 моток 6 — 9 трансформатора 1 в источник питания. К обмотке 10 трансформатора 1 подключена нагрузка 11.

Обмотки 2 — 5, ключи 12 — 16, диоды 22—

26 образуют первую симметричную цепь (первое плечо) преобразователя, а обмотки 6 — 9, ключи 17 — 21 и диоды 27 — 31 образуют соответственно второе плечо преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

Группы ключей 12 — 14 и 17 — 21 поочередно замыкают цепи из равновитковых обмоток трансформатора 2 — 5 и 6 — 9, создавая равные интервалы включенного и выключенного состояния первой (2 — 5) и второй (6 — 9 групп идентичных обмоток трансформатора 1. На обмотке 31, следовательно, и на нагрузке 32 формируется переменное напряжение прямоугольной формы При открытом состоянии ключей 12 — 14 напряжение источника питания распределяется поровну между обмотками 2 — 5. Следовательно, при напряжении источника равном Е и числе равновитковых обмоток в каждом плече преобразователя и напряжение на обмот- ках 2 — 9 трансформатора равно E(>, при этом к закрытым ключам 17 и 21 второго плеча преобразователя через диоды 27 и 31 прикладывается напряжение с обмоток трансформатора 6 и 9 равное Е)„, а к ключам 18—

20 — через диоды 28 — 30 напряжение с двух равновитковых обмоток, равное 2Е,.

Уменьшение напряжения на ключах и диодах преобразователя позволяет повысить надежность за счет уменьшения коэффициента загрузки в случае применения высоко1078561

3 вольтных ключей (транзисторов) или уменьшить себестоимость преобразователя за счет возможности применения более дешевых низковольтных транзисторов и диодов. От4 сутствие конденсаторов для деления входного напряжения (по сравнению с аналогами) позволяет уменьшить вес и габарить1 преобразователя.

Редактор И. Ковальчук

Заказ 980/49

Составитель И. Никитин

Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4