Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь в силовом транзисторе. Преобразователь содержит входной дроссель 1, через разделительмьи кон денсатор 2 и выходной дроссель 3 подсоединенный к одному из выходных выводов . В силовой контур входит силовой транзистор 7, зашунтированный последовательно соединенными формирукзщим конденсатором 8 и диодом 9. Цепь дополнительного транзистора 10 через .диод разрядной цепи 15 и разрядную 13 и силовую 14 обмотки дросселя 12 подключена к входным вьгаодам. Б преобразователе осуществляется рекуперация энергии, запасаемой в формирующих цепях на интервалах включения и выключения силового транзистора 7, в разделительный конденсатор 2. Режим максимального подавления высокочастотных пульсаций на входе или выходе преобразователя системой магнитосвязанных дросселей при этом не нарушается, 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН дц 4 H 02 М 3/337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4179187/24-07 (22) 08. 12. 86 (46) 15. 07. 88, Бюл. В 26 (71) Чувашский государственный уни верситет им. И.Н. Ульянова (72) В.И. Сеньков (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N} 1078555, кл. H 02 М 3/337, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1072209, кл. Н 02 М 3/337, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НА ПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем уменьшения динамических потерь в силовом транзисторе, Преобразователь содержит входной

„,SU 1410233 А 1 дроссель 1, через разделительный кон-. денсатор 2 и выходной дроссель 3 подсоединенный к одному из выходных выводов. В силовой контур входит силовой транзистор 7, зашунтированный последовательно соединенными формирунщим конденсатором 8 и диодом 9. Цепь дополнительного транзистора 10 через диод разрядной цепи 15 и разрядную

13 и силовую 14 обмотки дросселя 12 подключена к входным выводам. В преобразователе осуществляется рекуперация энергии, запасаемой в формирующих цепях на интервалах включения и выключения силового транзистора 7, н разделительный конденсатор 2. Режим максимального подавления высокочастотных пульсаций на входе или выходе преобразователя системой магнитосвязанных дросселей при этом не нарушается, 1 з.п. ф-лы ° 2 ил.

1410233

Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано в. системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения.

Цель изобретения - повышение КПД

5 и надежности путем уменьшения дина,мических потерь в силовом транзисто-! ре.

На фиг. 1 представлена схема пред- 10 лагаемого преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - диаграммы токов и напряжений в преобразователег

Преобразователь постоянного напряжения (фиг..1) содержит входной дроссель 1 разделительный конденсатор 2, магнитосвязанный с дросселем

1 выходной дроссель 3 LCD-фильтра

3, 4, 5, подключенного к нагрузке б, и силовой транзистор 7, Формирующий 20 конденсатор 8 и диод 9 включены параллельно транзистору 7. Дополнительный транзистор 10 по цепи базы соединен с эмиттером транзистора 7 вспомогательный резистор 11, Токоограничительный дроссель 12 с разрядной 13 и силовой 14 обмотками через диод разрядной цепи 15 подключен к коллектору транзистора 10 ° Рекуперационная обмотка 16 дросселя 12 через диод 17 < подключена к конденсатору 2.

Преобразователь постоянного напряжения работает следукяцим образом, В установившемся режиме, когда транзистор 7 включен, заряженный разделительный конденсатор 2 подключен к входу LCD-фильтра. При этом энергия, накопленная в нем, передается в нагрузку б и одновременно запасается энергией во входном 1 и выходном 3 дросселях преобразователя. На интервале, когда транзистор ? выключен, напряжение на обмотке выходного дросселя 3 реверсируется и отпирается обратный диод 4 LCD-фильтра. Ток в нагрузке прн этом поддерживается за счет энергии, запасенной в выходном дросселе и одновременно происходит подэаряд разделительного конденсатора от источника питания и за счет энергии, запасенной во входном дросселе, Далее процессы повторяются.

Рассмотрим коммутационные процессы, протекающие s преобразователе (фиг. 2). С момента й, включения транзистора 7 на интервале времени

t< " tд диод 4 находится в проводящем состоянии за счет рассасывания избыточных носителей заряда, накопленных в его базе. На интервале включения (интервал t - t<) нарастание тока коллектора транзистора 7 ограничивается индуктивностью обмотки 14 дросселя 12. При этом падение напряжения на данной обмотке компенсирует напряжение U„ транзистора 7. В результате суммарное напряжение на транзисторе, 7 на интервале включения практически с началом роста тока коллектора спадает до значения У„ адина ЭHn мические потери мощности на данном интервале - минимальны.

На интервале t, - t разряд конденсатора 8 по разрядной цепи 8, 13, 15, 10, 8 невозможен, хотя в базовой цепи 8, 7, 11, 10, 8 дополнительного транзистора 10 протекает отпирающий ток, обусловленный напряжением на конденсаторе 8, заряженном во время предшествующего цикла переключения транзистора 8 до напряжения Uz> .

Разряд конденсатора 8 на данном интервале невозможен по причине обратного смещения диода 15 напряжением на обмотке 13 вспомогательного дросселя 12 (в дросселе число витков М„

И +) 4

С момента времени, определяемо- . го восстановлением обратного сопротивления диода 4, прекращается процесс нарастания коллекторного тока транзистора 7, обратное напряжение на диоде

15 исчезает и начинается процесс разряда формирующего конденсатора 8, Параметры разрядной цепи выбираются таким образом, чтобы процесс разряда конденсатора был близок к колебательному. В процессе разряда конденсатора 8 энергия, запасенная в нем, перераспределяется и запасается в дросселе 12. При полном разряде конденсатора (т.е. уменьшении напряжения на нем до нуля, дальнейший его перезаряд невозможен из-за наличия диода 15 и запирания дополнительного транзистора 10.

В результате разрыва разрядной цепи при полном разряде конденсатора (момент t ) напряжение на обмотках вспомогательного дросселя 12 изменяет знак. При этом энергия, накопленная в дросселе 12 по цепи 16, 17, возвращается в разделительный конденсатор 2 (интервал t — t<), На интервале выключения транзистора 7 (интервалы — t e — t7 с момента времени tq напряжение на транзисто1410233 ре 7 за счет заряда конденсатора 8 нарастает сравнительно медленно при практически близком к нулю токе кол- . лектора, что обусловливает минимальные динамические потери. мощности на интервале выключения, Энергия, накопленная в вспомогательном дросселе

12 на интервале выключения транзисто-. ра 7 с момента времени t7 рекупериру-10 ется по цепи 16, 17 в конденсатор 2, Таким образом использование предложенного устройства обеспечивает работу ключевого транзистора в безопасной области и с минимальными динамическими потерями, Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного на-2О пряжения, содержащий в. силовом контуре по меньшей мере один силовой транзистор, связанный с. цепью входных выводов преобразователя, и цепочку для уменьшения динамических потерь, 25 выполненную в. виде формирующего конденсатора, подключенного первым выводом к коллектору силового транзистора, а вторым выводом через первый диод - к эмиттеру силового транзисто.30 ра и непосредственно к эмиттеру доI полнительного транзистора, база которого через резистор соединена с эмиттером силового транзистора, а цепь коллектора через разрядную обмотку токоограничительного дросселя, содержащего также рекуперационную обмотку, подключена к цепи коллектора силового транзистора, причем последовательно с рекуперационной обмоткой токоограничительного дросселя включен второй диод, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем уменьшения, динамических потерь в силовом транзисторе, в токоограничительный дроссель введена силовая обмотка, включенная последовательно с силовым транзистором, а последовательно в цепь коллектора дополнительного транзистора включен третий диод.

2. Преобразователь по п. i, о т л и ч а ю шийся тем, что при выполнении его силового контура по однотактной схеме с последовательным разделительным конденсатором цепь рекуперационной обмотки токоограничительного дросселя и второго диода подключена параллельно разделительному конденсатору.

f 410233 >f37

Ф1/Г 2

Составитель В. Моин

Техред М,Дидык

Корректор В.Бутяга

Редактор М. Товтин

Заказ 3493/55 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

l»

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