Однотактовый преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано при проектировании вторичных источников питания . Цель - повышение КПД и надежности путем уменьшения импульсной мощности при выключении транзистора. Устр-во содержит одну или две преобразовательные ячейки на транзисторах 1, 2, 11, 12, подсоединенных к трансформаторам .3,13, выходные цепи которых через выпрямительные диоды 4, 14 подсоединены к LCD-фильтру на элементах 7, 8, 9. При открытых транзисторах 1, 2 напряжение питания через рекуперационный диод 5 поступает на первич ную обмотку трансформатора 3, и происходит накапливание реактивной энергии. При выключении транзисторов 1, 2 на части первичной обмотки трансформатора 3 возникает ЭДС самоиндукции, открывается рекуперационный диод 5, и энергия, накопленная в сердечнике трансформатора 3, рекуперируется в конденсатор 10. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с $ W СГ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 Н 02 M 3/337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4106927/24-07; 4106928/24-07 (22) 21 . 08 . 86 (46) 07.09.88. Бюл. Ф 33 (72) С.Ю. Панфилов, И. В. Полетаев и М.Г.Тылес (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 936283, кл. Н 02 М 3/335., 1980.

Источники электропитания РЭА./

Справочник под ред. Г.С.Найвельта.

Радио и связь, 1985, с. 406, рис. 10.3б. (54) ОДНОТАКТНЬИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано при проектировании вторичных источников питания. Цель — повышение КПД и надежности путем уменьшения импульсной мощности при выключении транзистора.

Устр-во содержит одну или две преобразовательные ячейки на транзисторах 1, 2, 11, 12, подсоединенных к трансформаторам .3,13, выходные цепи которых через выпрямительные диоды

4, 14 подсоединены к LCD-фильтру на элементах 7, 8, 9. При открытых транзисторах 1, 2 напряжение питания через рекуперационный диод 5 поступает на первичную обмотку трансформатора 3, и происходит накапливание реактивной энергии. При выключении транзисторов 1, 2 на части первичной обмотки трансформатора 3 возникает ЭДС самоиндукции, открывается рекуперационный диод 5, и энергия, I накопленная в сердечнике трансформатора 3, рекуперируется в конденсатор

10. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1422326

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования уровня и стаби5 лизации постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности однотактного преобразователя постоянного напряжения путем уменьшения импульсной мощности при 10 выключении транзистора.

На фиг. 1 и 2 представлены электрические схемы. предлагаемого варианта выполнения преобразователя постоянного напряжения, на фиг. 3 — диа- 15 граммы иапряжений.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит первую преобразовательную ячейку, состоящую из первого 1 и второго 20

2 транзисторов и трансформатора 3.

Первичная обмотка трансформатора ,снабжена отводом. Вторичная обмотка . трансформатора соединена с выпрями тельным диодом 4. Первый 5 и второй 25

6 рекуперационные диоды соединены с первичной обмоткой. В выходную цепь преобразователя включен ЬСР-фильтр на элементах 7 — 9. С одним входным выводом преобразователя соединены 30 первый вывод конденсатора 10 и второй вывод первого рекуперацианного диода 5, а с другим входным выводом преобразователя соединен через первый транзистор 1 конец первичной обмотки трансформатора 3, начало которой соединено с эмиттером второго транзистора 2 и первым выводом первого рекуперационного диода. 5, а отвод — с вторым выводом второго ре40 куперационного диода 6, первый вывод которого соединен с коллектором второго транзистора 2 и вторым выводом конденсатора 10. Вторичная обмотка трансформатора 3 через выпрямитель45 ный диод 4 подключена к входу выходного LCD-фильтра 7-8-9, выход которого подключен к выходным выводам преобразователя.

Однотактный сдвоенный преобразователь постоянного напряжения (фиг,2) содержит вторую, аналогичную первой, преобразовательную ячейку, состоящую из первого 11 и второго 12 транзисторов, трансформатора 13, выпрямительного 14, первого 15 и второго 16 рекуперационных диодов. Выходные цепи ячеек соединены параллельно, эмиттеры первых 1 и 11 и коллекторы вторых

2 и 12 транзисторов, вторые выводы первых рекуперационных диодов 5 и 15 объединены.

На фиг ° 3 представлены временные диаграммы работы однотактного преобразователя постоянного напряжения (фиг. 1) при коэффициентах заполнения управляющих импульсов j = 0,5.

На фиг. 3 обозначены напряжение

17 (18) коллектор-эмиттер транзистора 1(2), ток — 19, протекающий по первичной обмотке трансформатора 3, напряжение 20 на конденсаторе 10 относительно положительного входного вывода преобразователя, напряжение 21 на части первичной обмотки трансформатора 3 от конца до отвода относительно коллектора транзистора 1 (напряжение на части первичной обмотки трансфбрматора 3 от начала до отвода относительно второго вывода второго рекуперационного диода 6, напряжение на вторичной обмотке трансформатора 3 относительно второго вывода диода 9

LCD-фильтра 7-8-9), напряжение 22 на второй рекуперационном диоде 6 относительно его второго вывода, ток 23 через дроссель 7 LCD-фильтра 7-8-9.

На фиг. 3 приняты следующие обо.значения: напряжение Е первичного источника, Е максимальное напряжение д E.ôîðìèðóåìoå на конденсаторе 10, максимальное напряжение U„ „ „, прикладываемое к переходу коллекторэмиттер транзистора 1, отношение и. числа витков части первичной обмотки трансформатора 3 от конЦа до отвода к части первичной обмотки ьт начала до отвода, отношение числа п витков части первичной обмотки трансформатоЪ ра 3 от конца до отвода к вторичной обмотке, максимальное значение тока

1 намагничивания (тока холостого хода), протекающего по первичной обмотке трансформатора 3, минимальное и максимальное эначения тока I«z„, I ìàê транзистора 1. МОК<.

Преобразователь работает следующим образом.

Транзисторы 1 и 2 управляются синфазно от источннка положительного импульса (не показан).

В момент времени t -t< транзисторы 1 и 2 открыты и напряжение питания через рекуперационный диод 5 постЦiпает на первичную обмотку трансформатора 3, 3 14223

Во вторичной обмотке трансформатора 3 находится ЗДС, под действием которой по цепи 4-7-8 и нагрузка протекает ток. В этот же промежуток времени t, -t в сердечнике трансфор5 матора 3 накапливается реактивная энергия,,величина которой определяется индуктивностью первичной обмотки трансформатора 3 и током намагничивания I .

В момент времени t< транзисторы 1 и 2 выключаются и на части первичной обмотки трансформатора .3 от начала до отвода возникает ЭДС самоиндукции, !5 под действием которой открывается первый рекуперационный диод 5 и по цепи 5 — часть первичной обмотки трансформатора 3-6-10 запасенная энер ,гия в сердечнике трансформатора 3 ре20 куперируется.в конденсатор 1.0. Этот процесс продолжается до момента вре- . мени t< . При этом конденсатор заряжается до величины А Е.

Конденсатор 10 остается заряженным 25 до момента времени Т и начинает разряжаться, когда включаются транзисторы 1 и 2. В этот момент времени напряжение Е + Я Е, образованное первичным источником и напряжением на конденсаторе 10, прикладывается к первичной обмотке трансформатора 3. После окончания разряда конденсатора !

О на первичную обмотку трансформатора 3 поступает напряжение Е через первый рекуперационный диод 5.

Далее процессы повторяются аналогично описанным.

На интервале выключенного состояния транзисторов 1 и 2 t — Т постоян-, ство тока на выходе преобразователя обеспечивается за счет энергии, накопленной в дросселе 7 и конденсаторе 8 LCD-фильтра 7-8-9. Эта энергия передается в нагрузку по цепи 9-7-8

45 и нагрузка.

В однотактном сдвоенном преобразователе постоянногo напряжения (фиг, 2) транзисторы 1, 2 и 11, 12 работают поочередно и управляются импульсами напряжения сдвинутыми на половину периода коммутации устройства и длительностью не более 0,5Т.

Однотактный сдвоенный преобразователь постоянного напряжения рабо-, 55 тает аналогично описанному преобразователю (фиг. 13.

26

4.

В предлагаемых преобразователях напряжения на коллектор-эмиттерных переходах транзисторов 1 и 1 1 оказы-, ваются несколько выше, чем в известном.

Однако эти напряжения возникают в интервалы времени полностью выключенного транзистора, В интервале времени переключения транзистора . т.е. при его работе в активной области, напряжения на переходе коллекторэмиттер значительно снижены по сравнению с прототипом. Поэтому повышаются КПД и надежность.

Формула изобретения

1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий первую преобразовательную ячейку, состоящую из двух транзисторов, трансформатора с первичной и вторичной обмотками, выпрямительного и двух рекуперационных диодов, причем первичная обмотка трансформатора концом соединена с коллектором первого транзистора, эмиттер которого соединен с первым входным выводом преобразователя, а началом — с эмиттером второго транзистора и первым выводом первого рекуперационного диода, вторичная обмотка трансформатора через выпрямительный диод подключена к входу выходного LCD-фильтра, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и енадежности нутемуменьшения импульсной мощности при, выключении транзистора, первичная обмотка трансформатора снабжена отводом, к которому подключен второй вывод второго рекуперационного диода, первый гвывод которого подключен к. коллектору второго транзистора и первому выводу введенного конденсатора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого рекуперационного диода и второму входному выводу преобразователя.

2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что введена вторая преобразовательная ячейка выполненная аналогично первой, причем выходные цепи ячеек соединены параллельно, эмиттеры первых и коллекторы вторых транзисторов, а также вторые выводы первых рекуперационных диодов соединены соответственно.

1422326 ф)

-Е) и; фл,) Фаг,7

Составитель В.Моин

Редактор О.Головач Техред M.Ходанич

Корректор М.Васильева

Заказ 4437/53

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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