Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение во вторичных источниках электропитания постоянного напряжения радиоэлектронной аппаратуры, автоматики и средств связи. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов, повышение КПД, надежности путем уменьшения уровня высокочастотных помех, расширение функциональных возможностей. В устройство введена вторая первичная обмотка 12 выходного трансформатора и к ней подключена цепочка из диода 13 и дросселя 14. Обмотка 12 обеспечивает перемагничивание трансформатора 3. Передача энергии во вторичную сторону происходит не только в интервал времени, соответствующий открытому состоянию управляемых ключей 1 и 2, но и в момент паузы. Наличие дросселя 14 в цепи тока ключей 1 и 2 делает их защищенными от сбоев в схеме управления и от насьш1ения сердечника трансформатора 12. Приведен пример многоканального варианта преобразователя, в котором часть сглаживающих фильтров каналов выполнена содержащими только конденсаторы, а часть - содержащими конденсаторы и дроссели. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1390740 А 1

ИП 4 Н 02 M 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4173224/24-07 (22) 04.01. 87 (46) 23,04.88. Бюл. У 15 (71) Винницкий завод радиотехнической аппаратуры (72) С.Д,Рудык и В.Е.Турчанинов (53) 621.314.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1039007, кл. Н 02 M 3/335, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1203664, Н 02 M 3/335, 1984. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение во вторичных источниках электропитания постоянного напряжения радиоэлектронной аппаратуры, автоматики и средств связи. Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов, повышение КПД, надежности путем уменьшения уровня высокочастотных помех, расширение функциональных воэможностей. В устройство введена вторая первичная обмотка 12 выходного трансформатора и к ней подключена цепочка из диода

13 и дросселя 14. Обмотка 12 обеспечивает перемагничивание трансформатора 3. Передача энергии во вторичную сторону происходит не только в интервал времени, соответствующий открытому состоянию управляемых ключей i и 2, но и в момент паузы. Наличие дросселя 14 в цепи тока ключей

1 и 2 делает их защищенными от сбоев в схеме управления и от насыщения сердечника трансформатора 12. Приведен пример многоканального варианта преобразователя, в котором часть сглаживающих AKTIbTpoB K H o BbIIIQJI» нека содержащими только конденсаторы, а часть — содержащими конденсаторы и дроссели. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

7) Ц 7

Изобретение относится к электротехнике>а именно к преобразовательной технике, и может применяться

ВО вторичных истОчниках элект120пи"

5 тания постоянного напряжения радиоэлектронной аппаратуры, автоматики и средств связи.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов, гн>выщение К>ПД, > >>2 надежности. уменьпение уровня высокочастотнь>х помех однотактнсго npei сбразОвателя псстоянногс наг>рЯжения

В ПОСТОЯННОЕ, На фиг. 1 приведена схема однотактного пресбразсва еяя постоянного напряжения в постоянно на фиг.2 и 3 — схемы преобразователя в качестве многоканального преобразователя постоянного напряжения с К выхо- 20 дами; на фиг. 4 — временные диаграммы токов и напряжений, отображающие, работу преобразователя, Преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит (фиг,1) управляемые клю-ьи 1 и 2, выходной трансформатор 3, выхоцная обмотка 4 которого ерез выпрямитель .5 и фильтр

6 присоединена к выхсцным.выводам 7 и 8 преобразователя ч нагрузке В.

Однако первичная обмотка 9 выходпоГс трансформатора соецинена с первым

Сиповым электродом управляемого ключа 1, причем их точка соединения че >ез рекуперационнь.й диод 10 подключена к одному входному выводу преобРазователя 1 1. Вторая гервич .ая обмотка выходного трансформатора 12 через вспомогательный диод 13 цепочки

Подключена к дополнительному дросселю

4О

14 цепочки и точкой соединения с цополнительным дросселем 14 подсоедиНена к разноименному выводу другой первичной обмотки 9 трансформатора.

Точка соединения первого силовогс>

45 электрода управляемогс клю |а 2 с ,цсполйительным дро"селем 14 и вспомогательным диодом 13 подключена к

Другому входному выводу 15 преобразователя через рекуперациснный диод

16. Вторые силовые электроды управля- 50 алых ключей 1 и 2 подключены к входным выводам 15 и 11 пресб>разсвателя

"оответственно. Между точками соединения управляемого ключа 1 с первичной обмоткой 9 и первичной обмотки

12 с вспомогательным диодом 13 включен корректирующий конденсатор 17.

Управляемые ключи получа>от сигналы управления с соответствующих выходов блока 18 управления, входы которого подключены к выходным выводам 7 и 8 преобразователя.

На фиг. 2-3 показаны схемы преобразователя постоянного напряжения в постоянное в качестве преобразователя постоянного напряжения с тремя номиналами выходного напряжения.

Особенностью этих технических решений является наличие двух дополнительных вторичных обмоток 19 и 20, которые через дополнительные выпрямители 21 и 22 и дополнительные фильтры 23 и 24 соответственно под( ключены кдсполнительным выходным выводам 25, 26 и 27,28 преобразователя соответственно.Выходные выводы 25и 26 подключены к дополнительной нагрузке преобразователя R „ а выходные нг" выводы 27 и 28 — к дополнительной нагрузке преобразователя R„

На фиг„ 2 выходной фильтр 6 основкого канала и дополнительный фильтр

24 дополнительного канала содержит толькс сглаживающие конденсаторы, а сглаживающий фильтр 23 дсполнитель .Огс какала — сглаживающий конденсасатср > дрсссель. На фиг. 3 выходной фильтр сснсвногс канала содержит только емкостной фильтр, а дроссели выхсцнь:х фильтров 23 и 24 дополнительных каналов выполнены на одном магнитопроводе.

Преобразователь постоянного напряжения н постоянное (фиг.1) работает следующим образом, Управляемые ключи 1 и 2 открываются и закрываются синхронно. Когда сткрывающии импульс с блока 18 управления попадает на управляющие входы управляемых ключей 1 и 2, они замыкаются (момент времени tp, фиг.4), энергия с вторичной обмотки и выходного трансформатора 3 через выпрямитель 5 и выходной фильтр 6 поступает на выходные выводы 7 и 8 преобразователя и нагрузку преобразователя R ц,.

На интервале времени t, — t, ток в дополнительном дросселе 14 цепочки и в первичной обмотке 9 трансформатора 3 нарастает, происходит накопление энергии в дополнительном цросселе

14, а также намагничивание с.ерцечника трансформатора 3 в прямом направлении. При этом вспомогательный диод 13 цепочки заперт и "oê пс второй первичной обмотке 12 трансформа1390740 тора не течет. Одновременно происходит заряд корректирующего конденсатора 17, подключенного к разноименным выводам первичных обмоток трансфор5 матора 3.

Ток заряда корректирующего конденсатора не вызывает черезмерного увелйчения мгновенных значений тока управляемых ключей 1 и 2, так как 1р в цепи этого тока находится дополнительный дроссель 14 цепочки. При этом фронт нарастания напряжения на обмотках выходного трансформатора увеличивается. В момент времени 1„ от блока 18 управления поступает включающий импульс на управляемые ключи 1 и 2. Ток управляемых ключей начинает уменьшаться, но падает до нуля только в момент времени t,,что 2р обусловлено инерционностью ключей (например, рассасыванием неосновных носителей заряда в случае использования в качестве управляемых ключей силовых транзисторов). В момент 25 времени t начинает возникать ЭДС самоиндукции на дополнительном дросселе 14 и открывается вспомогательный диод 13 цепочки.

Однако спад напряжения на дополнительном дросседе 14 идет замедленно, так как одновременно начинается перезаряд, корректирующего конденсатора 17. От возникающей ЭДС самоиндукции дополнительного дроссе-. ля начинает протекать ток по второй первичной обмотке выходного трансформатора 12. При этом и на вторичной обмотке выходного трансформатора возникает напряжение, и энергия от дополнительного дросселя 14 через выпрямитель 5 и фильтр 6 поступает на выходные выводы 7 и 8 преобразователя и нагрузку преобразователя н В момент времени <з сумма на 45 пряжений на первичной обмотке 9 трансформатора и дополнительном дросселе 14 цепочки достигает значения Е . При этом величина сумпит маркого напряжения фиксируется с помощью открывающихся рекуперацион50 ных диодов 10 и 16. На интервале времени t — t ток дополнительного дросселя 14 падает, а сердечник выходного трансформатора 3 перемагничивается в обратном направлении.

В момент времени t сердечник выходного трансформатора насьпцается в обратном направлении. Напряжение на его обмотках и корректирующем конденсаторе падает до нуля, прекращается передача энергии.на вторичную сторону трансформатора. На интервале времени t — t непрерывность тока нагрузки К н поддерживается с помощью дросселя выходного LC фильтра 6. Б момент времени t с блока 18 управления внось поступает открывающий импульс на входы управляемых ключей 1 и 2 и указанные процессы повторяются, так как во входной цепи присутствует дроссель, т.е. элемент,, в котором невозможны мгновенные изменения магнитного потока и, как следствие, возможно мгновенное изменение тока обмотки. По отношению к нагрузке на вторичной стороне выходного трансформатора это устройство представляет собой источник тока, что дает возможность при множестве нагрузок использовать в цепи каждой из них только емкостной фильтр.

Это позволяет использовать в части выходных фильтров только сглаживающие конденсаторы, а в части выход" ных фильтров — сглаживающие конденсаторы и дроссели -(фиг.2 и 3), причем объем этих сглаживающих дросселей значительно меньше, так как их

1 задача поддерживать непрерывным ток нагрузки только в интервале времени t y — t g, При этом, так как напряжение на дросселях выходных фильтров синхронно и синфазно, возможно объединение этих дросселей путем использования одного магнитопровода в качестве сердечника (фиг.3).

Это дает возможность еще больше уменьшить габариты и массу за счет уменьшения числа элементов конструкций сглаживающих дросселей.

Временные диаграммы (на фиг.4) иллюстрируют работу вариантов изобретения по фиг, 2 и 3. Предложенное изобретение дает следующие преимущества:

Уменьшение массы и габаритов выходного трансформатора и уменьшение потерь в активных сопротивлениях его обмоток за счет увеличения диапазона изменения индукции в сердечнике трансформатора (в известном техническом решении диапазон изменения индукции в сердечнике трансформатора не может быть более Я В= В з— — В „, где  — индукция насыщЕния,, а  — остаточная индукция материа1390740 ла сердечника при напряженности

Внешнего магнитного поля равной нулю).

При этом допуcTHMbIA диапазон изменет1ия индукции в сердечнике трансфор5 матора увеличен и в пределе он может достигать, при использовании материала сердечника с симметричной петлей .гистерезиса, значения 8 B „„, = 2В

Повышение надежности за счет того,10 что во входной цепи однотактного преобразователя постоянного напряжения

Присутствует дроссель, т.е. элемент, в котором невозможны мгнбвенные изменения тока обмотки, что предотвра- 15 щает выход из строя управляемых ключей даже при насыщении сердечниКа трансформатора. Кроме того, при

Построении на основе однотактного преобразователя постоянного напря- 2р жения в постоянное стабилизированного источника питания упрощается схема управления преобразователя, так как отпадает необходимость в жестком ограничении коэффициента заполнения импульсов напряжения на выходном трансформаторе.

Уменьшение уровня высокочастотных помех за счет уменьшения импульсных перегрузок диодов выпрями-. теля преобразователя на промежутке времени, соответствующем времени восстановления обратного сопротивления диодов выпрямителя. Величина этих перегрузок ограничена за счет наличия. дросселя в первичной цепи преобразователя.

Расширение функциональных возможностей за счет того, что при наличии множества нагрузок, т.е. при построении на основе преобразователя мНогоканального источника постоянного напряжения, в цепи каждой нагрузки возможно использование только емкостного фипьтра.

Формула изобретения

1, Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержит два управляемых ключа, выходной трансформатор с вторичной обмоткой, через выпрямитель подключенной к выходному фильтру преобразователя, цепочку из последовательно соединенного дросселя и вспомогательного диода, корректирующий конденсатор, причем первые силовые электроды управляемых ключей подключены к разноименным входным выводам, а вторые силовые электроды связаны с противоположными входными выводами преобразователя через рекуперационные диоды, каждый из которых включен в направлении, встречном направлению проводимости этого ключа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, повышения КПД, надежности, уменьшения уровня высокочастотных помех, выходной трансформатор выполнен с двумя первичными обмотками, одна иэ которых через последовательно соединенные управляемые ключи и дроссель соединена с входными выводами преобразователя, а другая — с вспомогательным диодом цепочки, причем первые разноименные выводы двух первичных обмоток трансформатора соединены между собой, а между вторыми выводами первичных обмоток трансформатора включен корректирующий конденсатор.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, выходной, трансформатор снабжен дополнительными вторичными обмотками, которые через дополнительные выпрямители и дополнительные фильтры образуют дополнительные выходные выводы преобразователя, причем выходные фильтры преобразователя выполнены содержащими,сглаживающие конденсаторы и дроссели.

3. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, выходной трансформатор снабжен дополнительными вторичными обмотками, которые через дополнительные выпрямители и дополнительные фильтры образуют дополнительные выходные выводы преобразователя, причем выходной и дополнительные фильтры выполнены содержащими только сглаживающие конденсаторы.

88g

1390740

Составитель Н.Цишевская

Техред А.Кравчук Корректор M.Пожо

:Редактор В.Данко

Заказ 1779/53

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно"полиграфическое предпрйятие ° г. Ужгород, ул. Проектная, 4