Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5g 4 Н 02 М 3/337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4019631/24-07; 4019629/24-07 (22) 13.02 ° 86 (46) 07.09.88. Бюл. Р 33 (72) С.Ю.Панфилов, И.В.Полетаев, М.Г.Тылес и А.В.Тюрин (53) 621.314.58(088.8) (56) Патент США М 2826731, кл. Н 02 М 3/337, 1958.

Патент США Р 3313998, кл. Н 02 М 3/337, 1967. (54) ОДНОТАКТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель — повышение КПД и надежности путем уменьшения импульсной мощности при выключении силового транзистора. Устр-во содержит силовой транзистор 1, трансформатор 2, выпрямительный 3 и рекуперационный

4 диоды. Конденсатор 9 включен параллельно дополнительному диоду 8.

Силовые транзисторы 1 и 10 работают поочередно и управляются импульсами напряжения длительностью .не более

0,5 Т. В момент времени выключенного силового транзистора 1постоянство тока на выходе преобразователя обеспечивается энергией, накопленной в дросселе 5 и конденсаторе 6, которая затем передается в нагрузку.

Перенапряжения, возникающие на коллекторно-эмиттерном переходе силового транзистора 1 или 10, имеют место в интервалы времени его полного выключения. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

1422323 Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности путем уменьшения им" пульсной мощности при выключении силового транзистора.

На фиг. 1 и 2 представлены электрические схемы предлагаемых однотактных преобразователей постоянного напряжения; на фиг. 3 — диаграммы напряжений и токов участков схемы., Однотактный преобразователь пос- 15 тоянного напряжения (фиг. 1) содержит первую преобразовательную ячейку, состоящую из силового транзистора 1, трансформатора 2, имеющего первичную, дополнительную и вторич" 2р ную обмотки, выпрямительного 3 и рекуперационного 4 диодов. В преобразователь входят также LCD-фильтр

5-6-7, дополнительный диод 8 и конденсатор 9. Со вторым входным выводом преобразователя соединены первый вывод конденсатора 9 и вторые выводы дополнительного 8 и рекуперационного.

4 диодов. С первым входным выводом преобразователя через силовой транзистор 1 соединен конец первичной обмотки трансформатора 2, начало которой соединено.с вторым выводом конденсатора 9, первым выводом дополнительного диода 8 и концом дополни- 35 тельной обмотки трансформатора 2, сначало которой соединено с первым выводом рекуперационного диода 4.

Вторичная обмотка трансформатора 2 через выпрямительный диод 3 подключе- 4Р на к входу выходного LCD-фильтра

5-6-7, выход которого подключен к выходным выводам.

Однотактный преобразователь посто-45 янного напряжения в сдвоенном варианте (фиг. 2) содержит вторую, аналогичную первой, преобразовательную ячейку, состоящую из силового транзистора 10, трансформатора 11, с 5р первичной, дополнительной .и вторичной обмотками, выпрямительного 12 и рекуперационного 13 диодов, причем выходные цепи ячеек соединены параллельно, эмиттеры силовых транзисторов 1 и 10„ начала первичных обмоток TpBHcAopMGTOpB 2 и 11 и вторые выводы рекуперационных диодов 4 и 18 объединены.

На фиг. 3 обозначены напряжение

14 коллектор-эмиттер силового транзистора 1, ток 15 силового транзистора 1, ток 16 диода 4, напряжение 17 на диоде 8, напряжение 18 на первичной обмотке трансформатора 2, напряжение 19 на диоде 4, ток 20 че рез дроссель 5 LCD-фильтра 5-6-7.

Кроме того, обозначены напряжение Е первичного источника, напряжение

5Е, формируемое на конденсаторе 9, максимальное напряжение Цкэма„с э прикладываемое к силовому транзистору 1, отношение числа витков п первичной обмотки к вторичной трансформатора 2, отношение числа и дополнительной обмотки к первичной трансформатора 2, максимальное значение тока I намагничивания (тока холостого хода), протекающего по первичной. обмотке трансформатора 2 в. интервалы времени включенного регулирующего транзистора 1, минимальное и максимальное значения тока I,, ö

Т,„,а силового транзистора 1.

Преобразователь (фиг,1) работает следующим образом.

В момент времени tq -t силовой транзистор 1 открыт и напряжение питания через дополнительный диод 8 поступает на первичную обмотку трансформатора 2, Во вторичной обмотке трансформатора 2 наводится ЭДС, под действием которой по цепи 3-5-6 и нагрузка про" текает ток. В этот, промежуток времени -t, в сердечнике трансформато" ра 2 накапливается реактивная энергия, величина которой определяется индуктивностью первичной обмотки трансформатора и током намагничивания I . В момент времени tg силовой транзистор 1 выключается и на дополнительной обмотке трансформатора 2 возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой открывается рекуперационный диод 4 по цепи дополнительная обмотка трансформатора 2-9-4 запасенная в сердечнике трансформатора 2 энергия рекуперируется в конденсатор 9 ° Этот процесс продолжается до момента времени t . При этом конденсатор 9 заряжается до величины . напряжения ЬЕ.

Конденсатор 9 остается: заряженным а до момента времени Т и начинает pasряжаться, когда включается силовой транзистор 1 (в момент времени Т), 1422323 напряжения в режиме отсечки обеспеч- чивается улучшение надежности (траектория переключения) и повышение

КПД (за счет снижения динамических

5 потерь).

В этот момент времени напряжение

Е + АЕ, образованное первичным исто ником и конденсатором 9, прикладыва ется к первичной обмотке трансформа тора 2, После окончания разряда конденсатора 9 на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение E через додолнительный диод 8.

Далее процессы повторяются анало-10 гично описанным. В момент времени выключенного силового транзистора

11 -Т постоянство тока на выходе преобразователя обеспечивается за счет энергии, накопленной в дросселе 15

5 и конденсаторе 6 LCD-фильтра 5-6-7.

Эта энергия передается в нагрузку по цепи 7-5-6 и нагрузка.

В однотактном сдвоенном пре-, образователе постоянного напряжения (фиг. 2) силовые транзисторы 1 и 10 работают поочередно и управляются импульсами напряжения, сдвинутыми на половину периода коммутации устройства и длительностью не более 25

0,5 Т.

Однотактный сдвоенный преобразователь постоянного напряжения работает аналогично преобразователю, выполненному по схеме (фиг. 1)., Трансформаторы преобразователей конструктивно выполнены таким образом, что обеспечивается хорошая магнитная связь между обмотками, т.е. минимальная индуктивность рассеяния.

В предлагаемых преобразователях напряжение на коллектор-эмиттерных переходах силовых транзисторов оказывается несколько вьппе, чем в известном. Однако эти напряжения возникают в интервалы времени полностью выключенного силового транзистора.

В интервалы времени переключения транзистора напряжения на его переходе коллектор-эмиттер значительно 45 снижены по сравнению с известным преобразователем.

Поэтому, в предлагаемых устройствах за счет снижения напряжений на силовых транзисторах в режимах пере50 ключения при некотором увеличении

Формула-из обретения

1 ° Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий преобразовательную ячейку, состоящую из силового транзистора, трансформатора с первичной, вторичной и допол- нительной обмотками, выпрямительного. и рекуперационйого диодов, причем первичная обмотка трансформатора концом соединена с коллектором силового транзистора, эмиттер которого соединен с первым входным выводом преобразователя, дополнительная обмотка подключена концом к началу первичной обмотки, к началу дополнительной обмотки подключен первый вывод рекуперационного диода, а вторичная обмотка подключена через BblII рямительный диод к входу выходного

LCD-фильтра, отличающийся тем, что, с цельюповышения КПДи надежности путем уменьшения импульсной мощности при выключении силового транзистора, введены конденсатор и дополнительный диод, причем вторые выводы рекуперационного и дополнительного диодов и первый вывод конденсатора объединены и подключены к второму входному выводу преобразователя, а первый вывод дополнитель-. ного диода и второй вывод конденсатора подключены к началу первичной обмотки трансформатора.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч Р ю шийся тем, что введена вторая преобразовательная ячейка, выполненная аналогично первой, причем выходные цепи ячеек соединены параллельно, а эмиттеры силовых транзисторов, начала первичных обмоток трансформаторов и вторые выводы рекуперационных диодов ячеек объединены соответственно.

1422323

Ък нэнакс

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

Редактор О. Головач

Заказ 4437/53

05Т (6) 1

Составитель В. Моин

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор С.Шекмар