Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано при проектировании вторичных источников питания. Цель - повышение надежности путем упрощения схемы, Устр-во содержит коммутирующий транзистор 1, база-эмиттерный переход которого зашунтированный обратным диодом, подключен к вторичной обмотке 8 трансформатора 6 тока, первичная обмотка 7 которого включена в цепь протекания тока конденсатора 4. Выходной ток трансформатора 6 тока имеет нелинейную форму. При насьадении сердечника трансформатора 6 тока ток базы коммутирующего транзистора 1 уменьшается с большой скоростью. Форсированное запирание коммутирующего транзистора 1 происходит за счет энергии, накопленной в насыщенном сердечнике трансформатора 6 тока, который перемагничивается по симметричному циклу с прямоугольной петлей гистерезиса. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 4205444/24-07 (22) 04.03.87 (46) 07.10.88. Бюл. И 37 (75) Ф.И. Александров (53) 621.314..58 (088.8) (56) Патент США У 4257088, кл. H 02 M 3/335 363-18, 17.05.81

Заявка Японии 11 59 14981, . кл. Н 02 M 3/335, 06.04.84.

Электронная техника в автоматике./Под ред. Ю.И. Конева. Вып. 14.

М.: Радио и связь, 1983, с. 20-22, рис. 5, 6. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике н м.б. использовано при проектировании вторичных источников питания. Цель — повышение надежнос„„SU„„1429251 А1 (5))4 Н 02 М 3/335 ти путем упрощения схемы. Устр-во содержит коммутирующий транзистор 1 база-эмиттерный переход которого зашунтированный обратным диодом, подключен к вторичной обмотке 8 трансформатора 6 тока, первичная обмотка

7 которого включена в цепь протекания тока конденсатора 4. Выходной ток трансформатора 6 тока имеет нелинейную форму. При насьпцении сердечника трансформатора 6 тока ток базы коммутирующего транзистора 1 уменьшается с большой скоростью. Фор" сированное запирание коммутирующего транзистора 1 происходит sa счет

Ф с энергии, накопленной в насыщенном Я сердечнике трансформатора 6 тока, который перемагничивается по симметричному циклу с прямоугольной петлей С гистерезиса. 1 s.ï. ф-лы, 4 ил.

l429251

Изобретение относится к электро-. технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения — повышение надежности путем упрощения схемы преобразователя напряжения. !

На фиг. l представлена принципи-! ально-структурная схема однотактного ,; импульсно ro прео бр азов ателя; н а, фиг. 2 — кривые напряжений и токов ! в элементах преобразователя при за(,пуске; на фиг. 3 — динамическая кри:вая перемегничивания сердечника .трансформатора тока; на фиг. 4 — устано.— ,.::вившаяся форма выходного тока

;трансформатора тока.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит комму,тирующий транзистор 1„ база-эмиттерный переход которого шунтирован обратным диодом 2, индуктивно-емкостный фильтр 3, состоящий из конденса- 25 тора 4 и дросселя 5, трансформатора

6 тока на сердечнике с нелинейной петлей перемагничивания, первичная обмотка 7 которого включена в цепь тока конденсатора 4, вторичная обмот- 30 ка 8 присоединена к управляющему переходу транзистора 1, а обмотка 9 управления — к узлу 10 управления, дополнительный конденсатор 11 индуктив но-емкостного фильтра 3. 35

Однотактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

При замыкании ключа К на вход преобразователя подается напряжение от @» первичного источника (фиг.l ). При этом происходит заряд выходного конденсатора 4 индуктивно-емкостного фильтра 3. На фиг. 2а показано напряжение U на конденсаторе 4, а на фиг. 2б — ток i êîíäåíñàòîðà 4.

На первом этапе запуска происхо" дит заряд конденсатора 4 индуктивноемкостного фильтра 3 при запертом коммутирующем транзисторе l. При этом рабочая точка на фиг. 2а, б и фиг. 3 перемещается в интервалах от

О до 1. Так как d,„/dt )О, трансформатор 4 тока своей обмоткой 8 запирает вход транзистора l, 55

На втором этапе запуска ток i„ в первичной обмотке трансформатора тока начинает уменьшаться (d« /dt g О), при этом приоткрывается коммутирующий транзистор i, и это вызывает еще большее уменьшение тока i q, так как ток i < дросселя 5 .не может измениться мгновенно. Поэтому в точке 12 (фиг.2б ) происходит лавинное изменение тока i g. Устанавливаются устойчивые автоколебания по предельному циклу кривой перемагничивания (фиг, 3) сердечника трансформатора 6 тока.

Процесс переключения транзистора

1 происходит следующим образом.

Выходной ток i> трансформатора б тока (фиг.4) имеет нелинейную форму благодаря нелинейности петли перемагничнвания сердечника трансформатора б тока (фиг.3). Эту форму следует считать благоприятной для управления коммутацией с минимальными потерями мощности.. При,перемагничивании сердечника с изменением индукции от

+ В, до — В„„„ транзистор 1 открыт. Ток его базы 5 уменьшается от максимального значения. При насыщении сердечника трансформатора 6 тока ток базы ig уменьшается с большей скоростью и это подготавливает транзистор 1 к переключению, которое осуществляется реверсом тока базы

Формированное запирание транзис" тора 1 происходит за счет энергии, накопленной в насыщенном сердечнике трансформатора 6 тока в точке 13 (фиг. 2 и 3), При перемагничивании сердечника трансформатора 6 тока от -By0 q до

+В„ „„(фиг.3) транзистор 1 заперт.

При этом i i и перемагничивание осуществляется за счет энергии, накопленной в дросселе 5 фильтра 3, Так как в этом интервале времени ток дросселя 5 уменьшается, при насыщении сердечника трансформатора б тока в конце обратного хода наступает момент, когда его индукция В начинает уменьшаться. Это вызывает лавинообразный процесс включения транзистора 1.

Таким образом, однотактный преобразователь постоянного напряжения обеспечивает легкий запуск и устойчивые автоколебания при подаче входного напряжения. Трансформатор 6 тока, в отличие от трансформаторов тока других известных однотактных импульсных преобразователей, перемагничивается по симметричному циклу и может использовать сердечник с пря-. моугольной петлей на:. агнкчивания.

251

1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий коммутационный транзистор, эмиттер

10 которого подключен к первому входному выводу, коллектор — к первому выходному выводу, а управляющий переход, шунтированный обратным диодом, присоединен к вторичной обмотке

15 трансформатора тока, обмотка управления которого подключена к узлу управления, инпуктивно-емкостный фильтр, дроссель которого включен между вторым входным и ьторым выход20 ным выводом присоединенным к первоУ му выводу конденсатора, о т л и ч ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения схемы, трансформатор тока -.ыполнен

25 на сердечнике =- нелинейной петлей перемагничивания, а ere первичная обмотка включена между вторым выводом конденсатора и первым входным выводом, 2. Преобразователь по п.1, о л и ч а ю шийся тем, что индуктивно-емкостный фильтр содержит дополнительный конденсатор, включенный между первым входньм и вторья выход35 ным выводами.

1429

В схеме (фиг.1)может быть осуществлено .управление как длительностью импульса, так и длительностью паузы .коммутации транзистора 1 при устойчивых автоколебаниях путем создания дополнительной нагрузки трансформатору 6 тока в этих интервалах времени через обмотку 9 управления. Возможно также управление с помощью хронирующих импульсов, подаваемых на обмотку 9 управления после запуска преобразователя, когда появляется напряжение на его выходах.

В схеме (фиг.l) возможно осуществлять срыв автоколебаний и запуск преобразователя через трансформатор

6 тока с гальванической развязкой сигнала управления. Схема нечувствительна к изменению напряжения питания.

Часто имеет место избыточность тока i конденсатора 4, необходимого для управления транзистором 1, что приводит к отклонению от оптимальных режимов, поэтому на выходе фильтра 3 может быть включен дополнительный конденсатор 10 (на фиг. 1 показан пунктирной линией).

Таким образом, предлагаемый однотактный преобразователь постоянного напряжения может быть использован при создании недорогих, надежных и экономичных источников вторичного электропитания при включении между

4 выходом преобразователя и нагрузкой. например„. диодно-индуктивно-конденсаторного фильтра или трансформатора.

Формула изобретения

1429251

Составитель В. Ежов

Техр щ А.Кравчук Корректор М. Демчик

Редактор А. Козориз

Тирам 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5138/52

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