Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания РЭА с высокочастотным преобразованием электроэнергии. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей. Преобразователь содержит транзисторы 1 и 2, обратные диоды 3 и 4, силовой трансформатор 5. Вторичная обмотка 7 силового трансформатора 5 через выпрямитель 8 и сглаживающий фильтр 9 подключена к выходным зажимам. Блок управления 10 осуществляет одновременное включение и выключение транзисторов 1 и 2 с определенными частотой и продолжительностью импульсов в соответствии с заданным законом управления. К концу этапа включенного состояния транзисторов 1 и 2 конденсатор 12 заряжен до напряжения питания преобразователя. При выключении транзисторов 1 и 2 открывается дополнительный диод 11 и происходит перезаряд конденсатора 12. При включении транзисторов 1 и 2 конденсатор 12 перезаряжается по цепи: транзистор 2 - вспомогательный диод 13 - дроссель 14 - первичная обмотка 15 трансформатора 5. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) 1 у 4 Н 02 М 3/335

Г

". - "..".30Ц Qf..

1.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4387) 27/24-07 (22) 02.03.88 (46) 23.11.89. Бюл. N 43 (71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (72) В.А.Баймулкин, В.И.Костылев, В.П.Крупкин и В.С.Бобков (53) 621 .314;058(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

Ф 653697, кл. Н 02 М 3/335, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1203664, кл . Н 02 М 3/335, 1986. (54) ОДНОТАКТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания РЭА с высокочастотным преобразованием электроэнергии. Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей. Преобразователь содержит

2 транзисторы 1 и 2, обратные диоды 3 и 4, силовой трансформатор 5. Вторичная обмотка 7 силового трансформатора 5 через выпрямитель 8 и сглаживающий фильтр 9 подключена к выходным зажимам. Блок управления 10 осуществляет одновременное включение и выключение транзисторов 1 и 2 с определенными частотой и продолжительностью импульсов в соответствии с заданным законом управления. К концу этапа включенного состояния транзисторов и 2 конденсатор 12 заряжен до напряжения питания преобразователя. При выключении транзисторов 1 и 2 открывается дополнительный диод 11 и происходит перезаряд конденсатора 12.

При включении транзисторов 1 и 2 конденсатор 12 перезаряжается по цепи. транзистор 2 — вспомогательный диод

13 — дроссель 14 — первичная обмотка

15 трансформатора 5. l ил .

1524142

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания для преобразования и стабилизации постоянного

5 напряжения.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Однотактный преобразователь содержит транзисторы 1 и 2, обратные диоды

3 и 4, выходной трансформатор 5 с первичной обмоткой 6, выходной обмоткой

7, выпрямительный диод 8, конденсатор выходного сглаживакщего фильтра 9, блок 10 управления. Формирование траектории переключения транзисторов 1 и

2 осуществляется первой цепочкой иэ последовательно включенных вспомога- 20 тельного диода 11 и конденсатора 12 и второй цепочкой из дополнительного диода 13, дросселя 14 и вспомогательной обмотки 15 выходного трансформатора 5. 25

Транзисторы 1 и 2 и обратные диоды 3 и 4 образуют мост, к одной из диагоналей которого подсоединены клеммы для подключения источника питания, а в другую диагональ включена первичная обмотка 6 выходного трансформатора 5 с параллельно подсоединенной к ней первой цепочкой. Вторая цепочка первым выводом подключена к общей точке диода 11 и конденсатора 12, вторым — к входной клемме. Выходная обмотка 7 через выпрямительный диод 8 и конденсатор фильтра 9 соединена с выходными клеммами преобразователя.

Управляющие электроды транэисторов 1 40 и 2 подсоединены к выходным зажимам блока 10 управления.

На чертеже в качестве примера изображен преобразователь с обратным включением выпрямительного диода, од- 45 нако может бьггь использовано и прямое включение выпрямительного диода с соответствукщим выходным сглаживающим фильтром.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

В установившемся режиме блок 10 управления осуществляет одновременное включение и выключение транзисторов

1 и 2 с определенными частотой и продолжительностью импульсов в соответствии с заданным законом управления. К концу интервала включенного состояния транзисторов 1 и конденсатор 12, как будет показанЬ ниже, заряжен до напряжения питания с полярностью, указанной на чертеже без скобок, а в магнитном поле первичной обмотки 6 выходного трансформатора 5 под действием протекающего тока намагничивания накоплена энергия. После подачи блоком

10 управления сигнала на запирание транзисторов 1 и 2 их коллекторные токи спадают практически при нулевом напряжении. Это объясняется тем, что при уменьшении коллекторных токов транзисторов 1 и 2 ток намагничивания обмотки 6 открывает диод 11, напряжение на ней становится равным напряжению питания и следовательно, напряжения на транзисторах 1 и 2 равны нулю. Ток намагничивания обмотки

6 перезаряжает конденсатор 12, причем при большом запасе энергии конденсатор 12 переэарядится до напряжения питания (полярность показана в скобках), обратные диода 3 и 4 откроются и остаток энергии будет рекуперирован в источник питания преоб1 азователя.

Блок 10 управления через определенный промежуток времени отпирает транзисторы 1 и 2, и спад напряжения на них происходит при практически нулевых коллекторных токах. В схеме преобразователя с обратным включением выпрямительного диода с прерывистым током намагничивания трансформатора в момент включения транзисторов

1 и 2 обмотки 6 и 7 трансформатора 5 полностью обесточены, поэтому рост коллекторного тока начинается с нуля.

В преобразователях с непрерывным током намагничивания трансформатора 5 или с использованием прямого включения выпрямительного диода 8 это обеспечивается индуктивностями рассеяния обмоток 6 и 7. Кроме того, приведенный ток обмотки 15 к обмотке 6 в момент включения транзисторов 1 и 2 также всегда равен нулю, поскольку ток дросселя 14 в предшествующий момент времени отсутствовал.

С течением времени в обмотке 6 трансформатора 5 растет ток намагничивания и накапливается магнитная энергия, а при прямом включении выпрямнтельного диода 8 происходит и передача энергии в нагрузку. В это

Таким образом, в предлагаемом преобразователе, как и в известном,обеспечивается формирование безопасной траектории переключения транзисторов, при этом принципиальная схема содержит меньшее количество элементов и поэтому имеет лучшие массогабаритные показатели.

Составитель В.Хандогин

Техред Л.Сердюкова

Редактор Г.Гербер

Корректор Л.Патай

Заказ 7053/55

Тираж 648

Подписное

ВЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101

5 15 же время начинается колебательный перезаряд конденсатора 12 по цепи: транзистор 2 — диод 13 — дроссель 14— обмотка 15 трансформатора 5, при этом ток в укаэанном контуре имеет синусоидальную форму. При отсутствии обмотки 15 и идеальном колебательном контуре конденсатор !2 перезарядился бы до напряжения, равного напряжению в момент включения транзисторов 12,но противоположной полярности (показана без скобок) . К моменту выключения транзисторов 1 и 2 конденсатор 12 должен перезарядиться до напряжения питания с тем, чтобы спад коллекторного тока транзисторов 1 и 2 происходил при нулевом напряжении на Них.

Однако из-эа потерь в контуре даже в случае начального напряжения на конденсаторе 12, равного напряжению питания, этого не происходит. В предлагаемом преобразователе дополнительная энергия для переэаряда конденсатора

l2 до напряжения питания вводится в контур с помощью обмотки 15 трансформатора 5.

24142 о

Формул а и з об ре те ни я

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий два транзистора и два обратных диода, 5 коллектор первого транзистора и катод первого обратного диода соединены с первым входным выводом, а эмиттер второго транзистора и анод второго обратного диода — с вторым входным выводом, выходной трансформатор, первичная обмотка которого включена между точками соединения эмиттера первого транзистора с катодом второго обратного диода и коллектора второго транзистора с анодом первого обратного диода, а его вторичная обмотка через выпрямитель и сглаживающий фильтр подключена к выходным выводам, и две

20 цепочки, первая иэ которых содержит включенные последовательно конденсатор и вспомогательный диод, а вторая— включенные последовательно дополнительный диод, дроссель и вспомогатель25 ную обмотку выходного трансформатора, блок управления, подключенный к управлякицим входам транзисторов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, первая цепочка подсоединена параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, а общая точка соединения конденсатора и дополнительного диода подключена к первому выво35 ду второй цепочки, второй вывод которой соединен с вторым входным выводом.