Регулируемый двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вторичных источниках эле . и ктропитания. Цель - повышение КПД. Устройство содержит две пары силовых транзисторов 1-4, два коммутирующих диода 13, 14, накопительный дроссель 5, выходной трансфорь1атор 6. Введение двух конденсаторов 20, 21 и дополнительного транзистора 15 .позволяет исключить потери при переклю- 17. чении силовых транзисторов, причем энергия перезаряда конденсаторов 20, 21 практически полностью передается в нагрузку. Характер нарастания напряжения на запертом силовом транзисторе 1 или 2 является плавным, т.к. цепочка конденсатор 20 - диод 16 участвует в коррекции передних фронтов напряжений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (51) 4 Н 02 M 3/337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

» »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4146043/24-07 (22) 12. 11.86 (46) 15.07.88. Бюл. М 26 (72) Э.А. Мурадханян (53) 321. 314. 58 (088. 8) (56) Заявка ФРГ У 3233241, кл. Н 02 М 3/335, 1983.

Электронная техника в автоматике. / Под ред, Ю.И. Конева, Вып, 17, М.:Радиои связь, 1986, рис.10,с.20.

Авторское свидетельство СССР

У 1037391, кл. Н 02 М 3/335, 1982. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДВУХТАКТНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель — повьппение КПД.

Устройство содержит две пары силовых транзисторов 1-4, два коммутирунхцих диода 13, 14, накопительный дроссель

5, выходной трансформатор 6. Введение двух конденсаторов 20, 21 и дополнительного транзистора 15 .позволяет исключить потери при переключении силовых транзисторов, причем энергия перезаряда конденсаторов 20, 21 практически полностью передает-. ся в нагрузку. Характер нарастания напряжения на запертом силовом транзисторе 1 или 2 является плавным, т.к. цепочка конденсатор 20 - диод

16 участвует в коррекции передних фронтов напряжений. 2 з,п, ф-лы, 2 ил.

1410232

Это означает, что полуобмотка 7 трансформатора 6 шунтирована емкостью конденсатора 20, Поэтому напряжение на полуобмотке 7 в интервале времени t - t плавно нарастает с а нулевого значения до E „а на дросИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения — повышение КПД регулируемого двухтактного преобразователя постоянного напряжения, На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, пояс няющие работу преобразователя.

Регулируемый двухтактный преобразователь постоянного напряжения содержит первый 1, второй 2, третий

3 и четвертый 4 силовые транзисторы, накопительный дроссель 5, выходной трансформатор 6, первичные полуобмотки,7, 8.которого включены между первым 1 и вторым 2, третьим 3 и четвертым силовым транзистором, а вторичные полуобмотки 9, 10, соединенные через выпрямитель 11 и фильтр 12 с выходными выводами первой 13 и вто- 25 рой 14 коммутирующий диод, дополнительный транзистор 15, первый 16, второй 17, третий 18 и четвертыи 19

Э диод, первый 20 и второй 21 конденсатор, а также третий 22 и четвертый

23 коммутирующий диод.

Первичные обмотки 7, 8.трансформаторов 6 совместно с вторичными обмотками 9, 10 могут быть размещены

35 как на общем сердечнике, так и на сердечниках, магнитно не связанных друг с другом.

От блока управления (не приведена) на вход транзистора поступают сигналы (фиг. 2в) двойной частоты задающего генератора.

В исходном состоянии все транзисторы заперты, а конденсаторы 20, 21 разряжены.. Допустим, в момент времени t, отпйраются транзисторы 1, 3 и 15 (на фиг. 2а, б, в). Ток через дроссель 5 протекает по двум цепям:

E + — дроссель 5 - транзистор 1

Вк г-> полуобмотка 7 — транзистор 3 — Е „

Š— дроссель 5 — транзистор 15—

sx

50 диод 17 — конденсатор 20 - транзи() стор 3 - E» селе 5 наоборот плавно спадает со значения Е „ до нуля (фиг. 2 е, з).

В интервале времени — t имеет место характерное для цепей с реактивными элементами перераспределение напряжений на дросселе 5 и полуобмотке 7. В этом же интервале запирается транзистор 15. В момент (в конце длительности рабочего импульса широтно-импульсного модулятора схемы управления) запирается транзистор 3, а транзистор 1 остается открытым (фиг. 2 à, б). Это приводит к отпиранию диода 16 и конденсатор 20 начинает разряжаться на дроссель 5 и трансформатор 6 по цепи: конденсатор 20 — первый диод 16— дроссель 5 — транзистор 1 — полуобмотка 7 — конденсатор 20, что обеспечивает непрерывность тока в нагрузке преобразователя..При этом нанряжение на конденсаторе 20 плавно спадает до нуля, а на транзисторе 3 наоборот плавно стремится к значению Е „ (фиг. 2 ж). При достижении напряжения на транзисторе 3 значения Е„13 а на дросселе 5 изменяется полярность напряжения и накопленная в нем энергия разряжается на нагрузку преобразователя по цепи; дроссель 5 — первый транзистор 1 — полуобмотка 7— первый коммутирующий диод 13 — дрос сель 5.

В момент времени (в конце полупериода Т/2) запирается транзистор

1 и отпираются транзисторы 2, 4 и 15.

Начинается второй такт преобразования, при котором сначала конденсатор

21 заряжается через дроссель 5, транзистор 15 и четвертый диод 19, а затем после запирания транзистора 4.разряжается через третий диод 18, дроссель 5 и полуобмотку 8 трансформатора 6. Далее описанные процессы повторяются последовательно и периодически. При этом в начале каждого полупериода процесс запирания транзисторов 1 и 2 сопровождается зарядом соответственно конденсатора 20 или 21, при котором напряжение на дросселе

5 плавно спадает от значения Е „ до нуля. Из условия баланса напряжений следует, что характер нарастания напряжения на запертом транзисторе 1 или 2 также является плавным, несмотря на то, что указанные транзисторы явно не снабжены диодно-конден1410232 саторными цепочками для коррекции фронтов переключения (следовательно, цепочка конденсатор 20 — диод 1б участвует в коррекции передних фронтов

5 напряжений .транзисторов 3 и 2 при разряде и заряде конденсатора 20 соответственно, а цепочка конденсатора 21, диод 18 — транзисторов 4 и 1 при разряде и заряде конденсатора 21. 10

Напряжение на запертых транзисторах 3 и 4 равно Е> а на транзисторах 1 и 2 при отсутствии дросселя фильтра 12 равно приведенному к первичной обмотке трансформатора б удво- 15 енному значению выходного напряжения

2Е, с учетом потерь во вторичной цеЬых пи. Однако при наличии дросселя фильтра 12 с приведенной к первичной стороне индуктивностью L оно умень- 20

Р шается на коэффициент Ю, равный

L5

Ы= = — ——

=L,+Ь

Так при ot 0,5 на транзисторах 1 и 2 гарантируется напряжение не более Е . Кроме того, оно может быть вх огранйчено известным способом с помощью диодов 22, 23, показанными на фиг, 1 пунктиром.

Таким образом, в предложенном преобразователе исключены разрядные резисторы, на которых теряется значительная мощность, соизмеримая с общими потерями в преобразователе, а также потери в силовых транзисторах 35 от токов перезаряда конденсаторов, причем энергия перезаряда конденсаторов практически полностью переда\ ется в нагрузку преобразователя, и следовательно, КПД преобразователя повышается..

Формула изобретения

1. Регулируемый двухтактный пре- 45 образователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий накопительный дроссель, первый вывод которого присоединен к первому входному вы/ воду, второй вывод подключен к кол-лекторам первого и второго силовых транзисторов, в эмиттерные цепи которых включены первые и вторые первичные полуобмотки трансформатора, вторичные полуобмотки которого соединены через выпрямитель и фильтр с выходными выводами, при этом эмиттерные цепи первого и второго силовьк транзисторов соединены соответственно с коллектором третьего и четвертого силовых транзисторов, эмиттеры которых присоединены к второму вхо;ному выводу, первый и второй комму-тирующие диоды, включенные соответственно между коллекторами третьего и четвертого силовых транзисторов и первым входным выводом, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, введен дополнительньй транзистор, первый, второй, третий и четвертый диоды, а также первый и второй конденсаторы, первые выводы которых присоединены к коллекторам соответственно третьего и четвертого силовых транзисторов, а вторые выводы к точке соединения соответственно первого, второго, третьего и четвертого диодов, образующих две последовательные цепи, включенные параллельно между первым входным выводом и эмиттером дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к коллекторам первого и второго силовых транзисторов.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что эмпттеры первого и второго силовых транзисторов соединены соответственно через третий и четвертый коммутчрующие диоды с вторым входным выводом.

3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что первые и вторые первичные и вторичные полуобмотки трансформатора размещены со« ответственно на первом и втором сердечниках, магнитно не связанных между собой.

1410232

08Х

О/х15 г сии

Фиг2

Составитель В. Ежов

Техред М.Дндык

Корректор Л.Патай

Редактор М. Товтин

Заказ 3493/55

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн оектная 4