Импульсный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения с трансформаторной связью

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании высокоэффективных источников вторичного электропитания . Цель изобретения - повышение КПД преобразователя. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, двухобмоточный дроссель 2, выпрямительный диод 3, конденсаторы входной 4 и выходной 5 фильтра, демпфирующую цепь, состоящую из конденсатора 6 и первого диода 7, элементы возврата энергии, накопленной в конденсаторе 6: второй диод 8, дополнительный транзистор 9 и дроссель И). При запирании транзисторов 1 и 9, работающих синхронно, конденсатор 6 заряжается . При отпирании транзисторов 1 и 9 накопленная конденсатором 6 энергия передается в поле дросселя 10. При запертых транзисторах 1 и 9 наряду с процессом заряда конденсатора 6 происходит возврат накопленной дросселем 10 энергии через диод 8 во входную цепь преобразователя. Благодаря введению дополнительного транзистора 9 и новых связей в преобразователе устранены перенапряжения на силовом транзисторе 1, снижены динамические потери, обеспечен возврат энергии, накопленной в реактивных элементах, во входную цепь преобразователя. 2 ил. (Л СХ) со со о СП

I!!

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИН (51) 4 Н 02 М 3/335

ВСВ. ОН1.. П 1%

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЮЬИ -1 <

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4118584/24-07 (22) 23.06,85 (46) 07,03.88. Бюл. Ю 9 (71) Институт электродинамики

АН УССР (72) Ю,И.Драбович, Н.С.Комаров и В.И.Слепышев (53) 621. 316.722 ° 1(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

11 1072209, кл, Н 02 М 7/537, 1982, Найвельт Г.С., Мазель К.Б. и др.

Справочник. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. M,:

Радио и связь, 1985 с. 349, рис,9,2. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗИРУЛЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЫО (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании высокоэффектинных источников вторичного электропитания. Цель изобретения — повышение

КПД преобразователя. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, двухобмоточный дроссель 2, выпрямительный диод 3, конденсаторы входной 4 и выходной 5 фильтра, демпфирующую цепь, состоящую иэ конденсатора 6 и первого диода 7, элементы возврата энергии, накопленной в конденсаторе

6: второй диод 8, дополнительный транзистор 9 и дроссель 10. При запирании транзисторов 1 и 9, работающих синхронно, конденсатор 6 заряжается. При отпирании транзисторов 1 и 9 накопленная конденсатором 6 энергия передается в поле дросселя 10.

При запертых транзисторах 1 и 9 наряду с процессом заряда конденсатора

6 происходит возврат накопленной дросселем 10 энергии через диод 8 во входную цепь преобразователя. Благодаря введению дополнительного транзистора 9 и новых связей в преобразователе устранены перенапряжения на силовом транзисторе 1, снижены динамические потери, обеспечен возврат энергии, накопленной в реактивных элементах, во входную цепь преобразователя. ? ил, 1 !379905 2

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для построения высокоэффективных транзисторных преобразователей и источников электропитания, в частности сетевых источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом.

Цель изобретения — повышение КПД импульсного стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения с трансформаторной связью за счет устранения динамических потерь, перенапряжений на транзисторе и обеспечение возврата энергии, накопленной в реактивных элементах во входную цепь преобразователя.

На фиг,,1 приведена схема преплагаемого преобразователя; на фиг,2 эпюры напряжений и токов, поясняющие его работу.

Преобразователь состоит из силового транзистора 1, двухобмоточно10

20

3, конденсаторов входного 4 и выходного 5 фильтра, демпфирующей цепи, содержащей конденсатор 6 и первый диод 7, и элементов возврата энергии, накопленной в конденсаторе 6: второго диоца 8, дополнительного тран— зистора 9 и дросселя !О.

Преобразователь работает следующим образом, При запирании транзисторов 1 и 9 импульсного преобразователя, управляемых синхронно сигналом управления, поступающим, например, с обмоток выходного трансформатора широтно-импульсного модулятора или другого блока управления, в устройстве протекает процесс накопления энергии конденсатором 6, Таким образом, к моменту отпирания силового транзистора 1 напряжение на конденсаторе 6 достига т значения U„. При отпирании силового транзистора 1 и, соответственно, дополнительного транзистора 9 конденсатор 6 по цепи коллектор — змиттер силового транзистора

1, дроссель 1О и коллектор — эмиттер допочнительного транзистора 9 начинает разряжаться, При этом накопленная конденсатором 6 энергия передается в поле дросселя 1О. При достижении нулевого напряжения на конденсаторе 6 в устройстве отпирается пегвый диод 7, что препятствует перезаряду конденсатора 6, а ток

40

50

55 го дросселя 2, ныпрямительного диодa 25 дросселя 10 замыкается по цепи коллектор — эмиттер дополнительного транзистора 9 и первый диод 7.

В качестве дополнительного транзистора 9 может быть использован транзистор малой мощности, рассчитанный на максимально допустимое напряжение

После запирания силового транзистора 1 и, соответственно, дополнительного транзистора 9 в устройстве, наряду с процессом заряда конденсатора 6, происходит возврат накопленной дросселем 10 энергии через второй диод 8 во входную цепь преобразователя ° Напряжение на дросселе !О на данном этапе равно напряжению на входе преобразователя.

При достижении током дросселя 10 нулевого значения второй диод 8 запирается и процесс завершается.

Эпюры напряжений и токов, показанные на фиг. 2 (А, Б, В, Г, II) поясняют работу устройства. Длительность работы силового 1 и дополнительного

9 транзисторов в проводящем и непроводящем состоянии задается сигналом управления U,„ (А). Напряжение коллектор — эмиттер „ силового транзистора 1 в непроводящем состоянии является суммой напряжений источника питания и напряжения на первичной обмотке дросселя 2. При отпирании транзистора 1 напряжение U

U =U э п о, К3

1 где ----- — круговая частота коЕэ С лебательного заряда конденсатора 6;

Ls — индуктивность рассеяния первичной обмотки дросселя 2;

С вЂ” емкость конденсатора 6.

Длительность данной стадии (Б) завершается установлением на транзисто-. ре 1 напряжения И„. Напряжение на конденсаторе 6 на этапе проводящего состоянии транзистора 1 за счет передачи энергии в дроссель 10 снижается до нуля, а при запирании транзистора 1 повторяет форму напряжения

U„ силового транзистора 1 (В), Ток дросселя 10 (ь р) на этапе проводяще1379905 го состояния транзистора 1 возрастает по закону где 14 — максимальный ток дросселя 10;

I частота резонансного конГ1дрГ: тура, образованного емкостью конденсатора 6 и индуктивностью дросселя 10, и при достижении нулевого значения напряжения на конденсаторе 6 поддерживается неизменным (Г). При эапирании транзистора 1 ток дросселя 10 спадает до нуля по линейному закону (Д). Напряжение на дросселе 10 !др на этапе проводящего состояния транзистора 1 изменяется по закону

Ц =I „соя t и, при достижении напряжения на конденсаторе 6 нулевого значения, поддерживается равным нулю, а при эапирании силового транзистора 1 становится равным напряжению на входе преобразователя.

Ток второго диода 8 igqпротекает на этапе непроводящего силового транзистора 1 и повторяет форму тока 30 дросселя 10 для данного отрезка времени.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения состоит в повышении коэффициента полезного действия преобразователя, Использование предлагаемого технического решения позволяет на 5-77 повысить коэффициент полезного действия импульсного стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения с трансформаторной связью при работе на частоте 1О кГц и мощности нагрузки 50 Вт. Отсутствие динамических потерь позволяет существенно повысить частоту преобразования и использовать данные преобразователи на большую выходную мощность. формулаизобретения

Импульсный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения с трансформаторной связью, содержащий силовой транзистор, коллекторный вывод которого через конденсатор соединен с первым выводом первого диода, а эмиттерный вывод — с первым входным выводом, второй диод, первый вывод которого подключен к второму входному выводу, а второй связан с точкой соединения первого диода и конденсатора, дроссель, первый вывод которого подключен к первому входному выводу, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД,в него введен дополнительный транзистор, причем связь второго вывода второго диода с точкой соединения первого диода и конденсатора выполнена через переход коллектор-эмиттер дополнительного транзистора, второй вывод первого диода подключен к первому входному выводу, а второй вывод дросселя — к коллекторному выводу дополнительного транзистора.

I 3799() ) Vynp

4др

Д2

Фиг ".

Составитель А.Волкова

Техред M.Ходанич

Корр ек тор А. Ил ь ин

Редактор Н.Тупица

Заказ 990/56

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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