Преобразователь постоянного напряжения
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, Содержащий инвертор, трансформатор и выпрямитель, подключенный выходом к выходным выводам преобразователя , вторичная обмотка трансформатора соединена с диодами выпрямителя по двухполупериодной схеме со средней точкой, отличающийся тем, что, с целью уменьшения высокочастотных импульсных помех на выходе преобразователя и его упрощения, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух секций, пространственно разнесенных одна от другой на магнитопроводе трансформатора.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК Ю Н 02 M 3/335
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ГЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3491367/24-07 (22) 17. 09. 82 (46) 30.05.84. Бюл. В 20 (72) И.И. Филиппов и А.А, Мазунов (53) 62!.314.58(088.8) (56) 1. Мкртчян Ж.А. Электропитание электронно-вычислительных машин. N.
"Энергия", 1980, с. 167, рис. 3.30.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 817925, кл. Н 02 М 7/06, 198 1. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий инвертор, тран.,80„„1О95327 А сформатор и выпрямитель, подключенный выходом к выходным выводам преобразователя, вторичная обмотка трансформатора соединена с диодами выпрямителя по двухполупериодной схеме со средней точкой, отличающийся тем, что, с целью уменьшения высокочастотных импульсных помех на выходе преобразователя и его упрощения, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух секций, пространственно разнесенных одна от другой на магнитопроводе трансформатора.
1 1095
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, критичной к уровню высокочастотных импульсных помех.
Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий выпрямитель на выходе, в котором для уменьшения уровня высокочастотных помех параллельно диодам выпрямителя подклю-10 чены RC.-цепочки Г1 3.
Недостатком известного преобразователя является малая эффективность
RC-цепочек при низком входном сопротивлении выпрямителя.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения, содержащий инвертор, трансформатор и выпрямитель, подключенный выходом к выходным выводам преобразователя, вторичная обмотка трансформатора соединена с диодами выпрямителя по двухполупериодной схеме выпрямителя со средней точкой -(2).
Однако известный преобразователь характеризуется большим уровнем импульсных помех на выходе и сложностью. которая обусловлена тем, что для уменьшения величины высокочастотных
30 помех, генерируемых преобразователем, последовательно с диодами выпрямителя включены дроссели, зашунтированные дополнительными диодами.
Целью изобретения является умень. шение высокочастотных импульсных помех на выходе преобразователя и его упрощение.
Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения, содержащем инвертор, трансформатор и выпрямитель, подключенный выходом к выходным выводам преобразователя, вторичная обмотка трансформатора соединена с диодами выпрямителя по двухполупериодной схеме со средней точкой, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух секций, пространственно разнесенных одна от другой на магнитопроводе трансформатора.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — схема замещения его выпрямителя.
Преобразователь содержит инвертор 1,55 трансформатор инвертора 2, двухполупериодньпt выпрями гель 3, нагрузку 4, выходим» выводы преобразователя 5, 327 2 магнитопровод 6 трансформатора 2, первичную обмотку 7, секции 8 вторичной обмотки, ЭДС 9 и 10 секций 8 вторичной обмотки, индуктивности рассеяния и активные сопротивления 11, 12. и 13, 14 секций 8 вторичной обмотки, распределенную емкость 15 между секциями вторичной обмотки 8, эквивалентные емкости 16 и 17 переходов диодов выпрямителя 3, диоды 18 и 19 выпрямителя 3.
Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.
Пусть в первый полупериод ЭДС 9 и 10 секций 8 вторичной обмотки трансформатора 2 действует в направлении указанном знаками "+" и "-". Ha этом интервале времени ток нагрузки проходит по контуру: (+) источника ЭДС 9
i1-i3-18-4-(-) источника 9. Конденсаторы 15 и 17 заряжаются приблизительно до величины напряжения, равного сумме ЗДС обоих секций 8 вторичной обмотки с полярностью, указанной без скобок. Конденсатор 16 в это вр»мя зашунтирован диодом 18 выпрямителя 3. При смене полярности ЭДС 9 и 10 (указано в скобках) ток нагрузки через индуктивность 11 в первоначальный момент продолжает течь в том же направлении, поэтому диод 18 открыт.
Второй диод 19 в это время также открыт. Длительность коммутационного процесса в контуре, образованном элементами схемы и их паразитными параметрами, определяется временем восстановления запирающих свойств диода
i8 и иидуктивно-емкостными параметрами элементов контура коммутации: индуктивностями 11и 12 и емкостями 15,, 16 и 17, До тех пор, пока не восстановятся запирающие свойства диода 18, запасенная энергия в индуктивности 11 и емкости 15 замыкается через оба открытые диоды выпрямителя 3. После запирания диода 18 начинается процесс высокочастотных колебаний в контуре, обусловленных обменом энергии реактивных элементов 11, 12, 15, 16 и 17.
При этом, поскольку межэлектродные емкости диодов выпрямителя 3 много меньше межсекционной емкости 15 вторичной обмотки 8, длительность переходного процесса и энергия высокочастотных колебаний всецело определяются энергией, запасенной в индуктивности 11 и емкости 15, а также вели1095327 (2) 15
ВНИИПИ Заказ 3615/38 Тираж 667 Подписное
Филиал IHIG Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 чинами индуктивностей, емкостей и сопротивлений контура коммутации.
Энергия, запасаемая в эквивалентной емкости контура, равна
С Е
1,1 с 2 (1) где С = 0 5 С „ + С„ при условии, что
ф,— ф;
Е = Е + Š— ЭДС вторичной обмот" 10
1О ки.,Добротность контура выражается формулой где Ь = L + L — индуктивность вто11 12 ричной обмотки трансформатора, а ширина резонансной кривой (полоса пропускания контура) обратно пропорци- 20 ональна добротности.
Из выражения (1) следует, что поскольку величина Е определена требуемым значением выходного напряжения преобразователя, то единственным па- 25 раметром, с помощью которого возможно уменьшить энергию В/Ч-колебаний, является величина емкости С, поскольку емкости С„ и С„, обусловленные структурой переходов диодов выпрямителя З,щ изменить нельзя.
Из выражения (2) следует, что сужение резонансной кривой (увеличение добротности контура) можно добиться увеличением суммарной индуктивности рассеяния Ь в вторичной обмотки тран;сформатора 2 и уменьшением емкости С, т.е. уменьшением емкости между секциями 8 вторичной обмотки. Наиболее простое и эффективное решение этих 40 вопросов — пространственное разнесение на магнитопроводе 6 трансформатора 2 секций 8 вторичной обмотки.
Конструктивное выполнение зависит от типа магнитопровода 6: при тороидальном типе магнитопровода необходимо секции 8 вторичной обмотки наматывать раздельно, без перекрытия витков секций друг с другом; при стержневом магнитопроводе сеции 8 можно расположить, например, на разных стержнях; при броневом магнитопроводе секции 8 можно пространственно разнести по высоте одного стержня.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно уменьшить высокочастотные электромагнитные помехи без введения дополнительных элементов, а только за счет изменения конструкции трансформатора, поскольку ограничивается величина бросков сквозных токов за счет увеличения индуктивности в контуре коммутации, и уменьшается время и энергия
В/Ч колебаний в связи с исключением паразитной емкости между секциями вторичной обмотки.
Эффективность данного решения подтверждена результатами эксперимента на макете преобразователя мощностью
24 Вт, напряжением 12 В и рабочей частотой 18 кГц. Лмплитуда В/Ч пульсаций при выполнении вторичных обмоток трансформатора сдвоенным проводом на тороидальном магнитопроводе с размерами 31/18,5-7 из феррита марки
М 2000 достигла 40 мВ. При пространственном разнесении секций вторич,ной обмотки на магнитопроводе ампли туда В/Ч пульсаций уменьшилась до
0,5 мВ, т.е. на 38 дБ.
1-..
