Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ по авт. св. № 978293, отличающийс я тем, что, с целью повьшения надежности , КПД и улучшения весогабаритных показателей, в него введена цепочка из последовательно соединенных первого диода, двух дополнительных обмоток выходных трансформаторов, соответствуюп их однофазных инверторных ячеек и второго диода, включенная параллельно входным выводамj а общая точка соединения дополнительных обмоток выходных трансформаторов соединена через введенный дроссель со средней точкой емкостного делителя, причем направление проводимости первого и второго диодов встречное § (Л относительно полярности входных вы ( водов.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ Q

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ,,;..;, ц

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4г @, (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ по -авт. св. ¹ 978293, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения на водов.

RH (61) 978293 (21) 3710595/24-07 (22) 13.03.84 (46) 23.09.85. Бюл. № 35 (72) С.Д.Рудык, В.Е.Турчанинов и А.10.Воробьев (7i) Винницкий завод радиотехнической аппаратуры (53) 621.314.58(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 978293, кл. Н 02 И 3/335, 1980.

„„SU„„11 1079 А дежности, КПД и улучшения весогабаритных показателей,. в него введена цепочка из последовательно. соединенных первого диода, двух дополнительных обмоток выходных трансформаторов соответствующих одноАазных инверторных ячеек и второго диода, включенная параллельно входным выводам, а общая точка соединения дополнительных обмоток выходных трансАорматоров соединена через введенный дроссель со средней точкой емкостного делителя, причем направление проводимости первого и второго диодов встречное относительно полярности входных вы1 181079

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропи— тания радиоэлектронной аппаратуры.

По основному авт.св. Ф 978293 известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий две последовательно .присоединенные к входным выводам инверторные ячейки, каждая из которых содержит ключевой элемент, присоединенный к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через соответствующий выпрямитель присоединена к общему ЕСЭ- 15 фильтру, выход которого присоединен к выходным выводам, причем точка присоединения каждого ключевого элемента с одним из выводов первичной обмотки соответствующе"о выход- 20 ного. трансформатора подключена к соответствующему первому электроду рекуперационного диода, параллельно входным выводам присоединен введенный емкостной делитель напряжения, средняя точка которого соединена с другими выводами первичных обмоток выходных трансформаторов, а каждая. из крайних точек. этого делителя подключена к соответствующим вторым 30 электродам рекуперационных диодов j1 ).

Недостатком известного преобразователя является зависимость напряжений на конденсаторах емкостного делителя от симметрии первичной и вторичной, цепей устройства.

Симметрия первичной цепи преобразователя напряжения определяется равенством активных сопротивлений первичных обмоток выходных трансформаторов инверторных ячеек, равенством длительностей импульсов управления, времен рассасывания и напряжений насыщения ключевых элементов ин- 45 верторных ячеек.

Симметрия вторичной цепи преобразователя напряжения определяется равенством значений прямого напряжения выпрямительных диодов и сопротив-5О лений нагрузки выходных выпрямителей преобразователя напряжения, равенством коэффициентов трансформации выходных трансформаторов инверторных ячеек. 55

Несимметрия первичной и вторичной цепей приводит к тому, что напряжения на конденсаторах емкостного делителя становятся различными по величине. В результате этого снижается надежность и КПД преобразователя постоянного напряжения в постоянное, ухудшаются его весогабаритные показатели, так как.ухудшается траектория переключения коммутирующих транзисторов инверторных ячеек, нарушает.ся равенство коллекторных токов коммутирующих транзисторов, появляется возможность их перегрузки, нарушается равенство токов в выпрямительных и рекуперационных диода и, как следствие, возрастает их установленная мощность.

Причем значительная несимметрия напряжения емкостного делителя может приводить к одностороннему насыщению сердечника силового. трансформатора инверторной ячейки, подключаемого через коммутирующий транзистор к конденсатору делителя с большим напряжением. В коммутирующих транзисторах появляются дополнительные потери мощности, обусловленные этим явлением, а в некоторых случаях это может приводить v. к выходу их из строя.

Кроме того, возникают пульсации напряжения на нагрузке на рабочей частоте .преобразователя постоянного напряжения в постоянное с амплитудой, пропорциональной несимметрии на конденсаторах емкостного делителя.

Подавление этих пульсаций требует увеличения массы и габаритов выходного фильтра преобразователя.

Целью изобретения является улучшение весогабаритных показателей преобразоВателя постоянного напряжения в постоянное, повышение era надежности и КГЩ, Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в постоянное введена цепочка из последовательно соединенных первого диода, двух дополнительных обмоток выходных трансформаторов, соответствующих однофазных инверторных ячеек и второго диода, включенная параллельно входным выводам, а общая точка соединения дополнительных обмоток выходных трансформаторов соединена через введенный дроссель со средней точкой емкостного делителя, причем направление проводимости первого и второго диодов встречное относительно полярности входных выводов.

1181079

1О

2S

45

На чертеже представлена электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

В предлагаемом преобразователе постоянного напряжения к источнику питания подключены два последовательно соединенных однотактных преобразователя напряжения.

Первый однотактный .преобразователь состоит из однофазной инверторной ячейки, в состав которой вхо.дит коммутирующий транзистор 1, вход ной конденсатор 2, выходной трансформатор 3, вторичная обмотка которого через рекуперационный диод 4 и однотактный выпрямитель 5, работающий на общий диодно-индуктивно-емкостной фильтр 6-7-8, подключена к выхбдным выводам, второй — иэ коммутирующего транзистора 9, входного конденсатора 10, выходного трансфор-. матора 11, рекуперационного диода 12 и однотактного выпрямителя 13. К входным выводам преобразователя напряжения подключены соответствующие электроды диодов 14 и 15, вторые электроды которых соединены с соответствующими выводами дополнительных обмоток 16 и 17 соответствующих выходных трансформаторов 11 и 3.

Между точкой соединения дополнитель-. ных обмоток 16 и 17 трансформаторов 3 и 11 и средней точкой входных кон-. денсаторов 2 и 10 включен дроссель

18. Число витков дополнительных обмоток 16 и 17 трансформаторов 3 и 11 равно числу витков первичных обмоток 19 и 20.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное работает следующим образом.

Предположим, что падение напряжения на открытых коммутирующих транзисторах 1 и 9 бесконечно мало.

Транзисторы 1 и 9 работают поочередно и управляются импульсами напряжения, сдвинутыми на половину периода коммутации транзисторов.

При нарушении равенства напряжений на конденсаторах емкостного делителя, напРимеР Uz ) U во время открытого состояния транзистора 1 на обмотках 19 и 17 силового трансформатора 3 возникает напряжение 02. Контур протекания тока первичной обмотки 19 силового трансформатора 3 замыкается по цепи 2-1-19-2. Кон тур протекания тока во вторичной Ireпи трансформатора 3 замыкается по цепи 21-5-7-8-21. К закрытому диоду

4 приложено обратное напряжение, равное 0„, где 0„ — напряжение источника питания преобразователя. Полярность напряжения на дополнительной обмотке 17 трансформатора 3 является открывающей для диода 15 и через него протекает ток заряда конденсатора 10 по цепи 17-18-10-15-17, в результате чего восстанавливается симметрия напряжений емкостью делителя.

При закрывании транзистора 1 на первичной обмотке 19 сипового трансформатора 3 возникает ЭДС самоин! дукции, под воздействием которой открывается диод 4 и энергия, saIIaсенная в трансформаторе 3 во время открытого состояния транзистора рекуперирует на емкость 10. К закрытому транзистору 1 прикладывается напряжение, равное напряжению источника питания Llя .

ЭДС самоиндукции, возникающая на обмотке 17 трансформатора 3 в момент закрывания транзистора 1, складывается с напряжением на конденсаторе 10, и к закрытому диоду 15 прикладывается напряжение питания Llä .

Процессы при открывании и закрывании коммутирующего транзистора 9 протекает аналогично, однако во время открытого состояния транзистора 9 ток по дополнительной обмотке 16 трансформатора 11 не течет, так как напряжение на этой обмотке .равно 01О, а У, Ь,о

При нарушении симметрии напряжеHHH Ha емкостном делителе THna UI О2 конденсатор 2 дозаряжается во время открытого состояния транзистора 9 и симметрия восстанавливается.

Дроссель 18 служит для ограничения амплитуды импульсов тока через диоды 14 и 15и коммутирующие транзисторы 1 и 9 при заряде конденсаторов 2и 1Оот напряжения дополнительных обмоток 16 и

17 трансформаторов 3 и 11.

Предлагаемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное по сравнению с известным обладает повышенной надежностью и КПД, так как при симметрировании напряжений на конденсаторах емкостного делителя устраняется режим одностороннего насыщения, сердечников силовых трансформаторов однофаэных инверторных

1181079

Составитель Т.Ершова

Редактор Г.Волкова Техред О.Неце Корректор В.Синицкая

Заказ 5945/57 Тираж 645 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 ячеек. Вследствие этого ликвидируются потери мощности в транзисторах преобразователя, обусловленные этим явлением. Одновременно улучшаются траектории переключения силовых транзисторов, выравниваются коллекторные токи транзисторов, токи выпрямительных и рекуперационных диодов.

Кроме того, симметрирование напряжений на емкостном делителе снижает пульсации напряжения на нагрузке на рабочей частоте преобразования, что позволяет уменьшить массу и габариты выходного фильтра преобразователя.

В предлагаемом преобразователе постоянного напряжения в постоянное в качестве конденсаторов емкостного делителя применяются конденсаторы с меньшим значением рабочего напряжения, так как напряжения на указанных конденсаторах равны. Поскольку объем конденсатора пропорционален квадрату величины его рабочего напряжения, объем, занимаемый указанными конденсаторами, в предлагаемом преобразователе может быть меньше, чем в известном.

Симметрирование напряжений на кон5 денсаторах емкостного делителя позволяет в предлагаемом преобразователе применять силовые трансформаторы с большим значением рабочей магнитнои 1индукции по сравнению

10 с известным. Это обстоятельство позволяет уменьшить вес и габариты силовых трансформаторов преобразователя постоянного напряжения в .постоФ янное (дополнительные обмотки 17 и 16

15 силовых трансформаторов 3 и 14 выполняются из сравнительно тонкого провода и несущественно увеличивают массу и габариты силовых трансформаторов).

2р Кроме того, устранение различий в напряжениях на конденсаторах делителя позволяет уменьшить потери мощности в коммутирующих транзисторах преобразователя напряжения, что

25 дает возможность сократить необходимый объем и массу теплоотводящих радиаторов коммутирующих транзисторов.