Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питания. Цель изобретения - повышение КПД и надежности преобразователя. До7 о стирается поставленная цель путем уменьшения энергии выброса напряжения на ключе при его размыкании. Преобразователь содержит силовой трансформатор 3, первичная обмотка 3.1 которого соединена с входными шинами непосредственно и через силовой управляемый ключ 4, а вторичная 3.3 через выпрямитель 5 - с LCD-фильтром 6. Между входными шинами включена цепочка из двух последовательно соединенных диодов 7 и 8, общая точка которых соединена с промежуточным отводом первичной обмотки через конденсатор 9. На время размагничивания силового трансформатора включение ключа блокируется формирователем блокирующего сигнала 11 по наличию напряжения обратного хода. 1 ил. с S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (ц 4 Н 02 M 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4030738/24-07 (22) 03.03.86 (46) 07.01.88. Бюл. hÔ 1 (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавтоматика" (72) О. Н. Мельников (53) 621 ° 314.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Р 1184055, кл. Н 02 M 3/335, 1984.

Электроника. !978, М 3, т. 51, с. 50-55, рис. 2.7. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питания. Цель изобретения — повышение

КПД и надежности преобразователя. До7 стигается поставленная цель путем уменьшения энергии выброса напряжения на ключе при его размыкании. Преобразователь содержит силовой трансформатор 3, первичная обмотка 3 ° 1 которого соединена с входными шинами непосредственно и через силовой управляемый ключ 4, а вторичная 3.3 через выпрямитель 5 — с LCD-фильтром

6. Между входными шинами включена цепочка из двух последовательно соединенных диодов 7 и 8, общая точка которых соединена с промежуточным отводом первичной обмотки через конденсатор 9. На время размагничивания силового трансформатора включение ключа с- блокируется формирователем блокируюЖ щего сигнала 11 по наличию напряжения обратного хода. 1 ил.

1365288

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во

30

55 вторичных источниках питания, преимущественно бестрансформаторных ВИП, работающих непосредственно от выпрямленного сетевого напряжения.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности преобразователя за счет уменьшения выброса напряжения на ключе при раэмыкании.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого преобразователя.

Входные шины 1 и 2 преобразователя служат для подключения источника питания. Трансформатор 3 имеет первичную обмотку, выполненную с промежуточным отводом, сделанным от целого числа слоев обмотки. Часть первичной обмотки 3.1 подсоединена к шине 1, часть 3. 2 через силовой ключ

4 - к шине 2. Вторичная обмотка 3.3 трансформатора через выпрямительный диод 5 соединена с выходным LCD-фильтром 6 преобразователя. Разрядный 7 и дополнительный 8 диоды соединены между собой последовательно, а свободными выводами подключены в непроводящем направлении к шинам 1 и 2.

Промежуточный вывод первичной обмотки 3,1-3.2 трансформатора 3 через конденсатор 9 соединен с общей точкой диодной цепочки 7-8. Ключ 4 управляется с выхода блока 10 управления, который на время размагничивания трансформатора блокируется сигналом с.выхода формирователя 11.

На чертеже связь формирователя 11 с трансформатором 3 показана в варианте подключения через дополнительную .обмотку 3.4-, структурное выполнение формирователя 11 (в виде компаратора

12, второй вход которого через резистивные делители 13 и 14 подсоединен к питающим шинам 1 и 2) является только примером его реализации. При стандартном построении блока 10 управления выход формирователя 11 может быть подсоединен к его управляющему входу через элемент И 15.

Преобразователь работает следую» щим образом.

Исходное состояние: напряжение на конденсаторе 9 равно нулю, диоды 7 и 8 заперты. По сигналу, вырабатываемому блоком 10 управления, открывается силовой ключ 4, к первичной обмотке трансформатора 3 оказывается приложенным входное напряжение

Uz ° Напряжение вторичной обмотки

3.3 через диод 5 поступает на вход

LCD-фильтра 6 и далее на выход преобразователя. Диоды 7 и 8 остаются закрытыми. Ток первичной обмотки трансформатора 3 нарастает как за счет увеличения вторичного тока, так и эа счет роста намагничивающего тока. Поток в сердечнике трансформатора 3 нарастает. После подачи запирающего сигнала на ключ 4 напряжение на нем начинает нарастать, а на первичной обмотке 3.1-3.2 — уменьшаться. При этом уменьшается и запирающее напряжение на диоде 7. При смене знака напряжения на первичной обмотке (напряжение на ключе 4 превышает напряжение питания U ) открывается диод 7 и по цепи из элементов 3.1 — 9 — 7 начинает протекать ток.

На все время разряда индуктивности (до момента времени С ) на обP мотках трансформатора 3 присутствуют напряжения обратного знака U+, и формирователь 11 сигнала блокирования запрещает повторное включение ключа 4. После завершения разряда сигнал запрета снимается и происходит повторное включение ключа 4, но при этом на левой обкладке конденсатора 9 уже имеется начальное минусовое напряжение -U<, а после включения напряжения на левой обкладке принимает значение

Плит П в — число витков обмотки трансформатора; напряжение питания. где W ветствует напряжению на конденсаторе

U„„ /2, а напряжение на ключе 4 при его размыкании составляет 2 U„„

Процесс приходит к установившемуся значению, через несколько циклов, когда процесс проходит через нуль. После эт ого момента при каждом последующем включении ключа 4 открьг вается диод 8 и полученный конденсатором 9 при размагничивании трансформатора 3 дополнительный заряд сбрасывается в шину 2. В частности, при

Wg,i — = 0 5 установившийся режим соот1365288

Формула изобретения

Составитель Н. Цишевская

Редактор И. Горная Техред M.Äèäûê Корректор С. Черни, Ф»

Заказ 6652/52

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 г

Таким образом, уменьшение энергии выброса достигается за счет уменьшения числа витков обмотки, индуктивность рассеяния которой и накапливает энергию (в известном преобразователе это вся первичная обмотка, а в предлагаемом - часть обмотки с числом, витков W — W,). Так как индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, то и энергия рассеяния уменьшается на квадрат. При

1 1 э. <

= 0 5 энергия потерь уменьшается в четыре раза, а амплитуда выброса соответственно в два раза.

При типичных значениях индуктивности рассеяния высокочастотных трансформаторов (частоты порядка 1550 кГц).уменьшение потерь на индуктивности рассеяния в четыре раза обеспечивает общее повышение КПД не менее чем на 1-2, Кроме того, наличие указанного переходного процесса автоматически обеспечивает режим плавного пуска без применения специальных мер что устраняет опасность пробоя ключа пусковыми экстратоками.

Длч уменьшения потерь на перезарядке конденсатора 9 емкость его должна быть выбрана достаточно большой (критерием является пульсация на конденсаторе, существенно меньшая, чем падение напряжение на открытом ключе, порядка долей вольта), для улучшения магнитной связи частей первичной обмотки, разделенных отводом последний должен осуществляться от целого числа слоев обмотки, а сама первичная обмотка также должна иметь целое числое слоев.

Преобр азов атель пас Фоя нного напря1р жения, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого одним выводом непосредственно, а другим через силовой ключ подсоединена соответственно к первой и второй входным шинам, а вторичная обмотка через выпрямительный диод — к выходному LCD-фильтру, разрядный диод, связанный с первой входной шиной, и блок управления силовым ключом, о тZp л и ч ;-а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности за счет уменьшения выброса напряжения, в него введены конденсатор, дополнительные обмотка трансформатора и ди.25 од, подсоединенный согласно-последо-,вательно к разрядному диоду, и формирователь блокирующего сигнала, входом подключенный к трансформатору, а выходом — к входу блока управле30 ния, при этом первичная обмотка трансформатора снабжена промежуточным отводом, который подсоединен к одному из выводов конденсатора, другой вывод которого соединен с общей точкой pas рядного и дополнительного диодов,, свободный вывод последнего подсоединен к второй входной шине.