Однотактный преобразователь напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к вторичным источникам электропитания. Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем уменьшения коммутационных потерь. Изобретение содержит инвертор 1 с выходным трансформатором 8. К вторичным обмоткам 11 и 16 подсоединены первая выходная цепь 9 и вторая выходная цепь 10 в виде выпрямителя и фильтра. Введение общего для выходных цепей токоограничивающего дросселя 22 и диода 23 позволяет снизить скорость нарастания токов в коммутирующих контурах на первичной и вторичной сторонах инвертора и снизить напряжение на силовом транзисторном ключе. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 Н 02 M 3/335, 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Q >

Я:)

ЬР вЦ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4367545/24-07 (22) 25.01.88 (46) 15.12.89. Бюл. Р 46 (71) Ставропольский политехнический институт (72) А.И.Пономаренко, И.10.Томилин, Н.И.Пономаренко, А.P.Ïîíàìàðåâ и В.А.Аксенов . (53) 621.314.57(088.8) (56) Пархоменко. П.И., Бражник В.П.

Унифицированный источник питания для

16-разрядных микро-ЭВМ.. Микропроцессорные средства и системы, 1985, 9 1, с. 16 и 17.

Источник питания "Электроника

МС 9005 "Техническое описание и инструкция по эксплуатации 3;508.023 ТО.

„„ЯО„, 152937О А) 2 (54) ОДНОТАКТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к вторичным источникам электропитания.

Цель изобретения — повышение надежности и КПЛ путем уменьшения коммутационных потерь. Изобретение содержит инвертор 1 с выходным трансформатором 8. К вторичным обмоткам 11 и

16 подсоединены первая выходная цепь

9 и вторая выходная цепь 10 в виде выпрямителя и фильтра. Введение обще, го для выходных цепей токоограничивающего дросселя 22 и диода 23 позволяет снизить скорость нарастания токов в коммутирующих контурах на первичной и вторичной сторонах инвертора и снизить напряжение на силовом транзисторном ключе. 1 ил.

1529370

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения — повьш ение на/ дежности и КПД путем уменьшения потерь при коммутации токов„

На чертеже изображена схема преобразователя. 10

Источник вторичного электропитания состоит из однотактного полумостового инвертора 1 на транзисторах 2и 3 . с защитными цепями 4 и 5 соответственно и подключенными к ним рекупера- 15 ционными диодами 6 и 7 и силовым трансформатором 8, а также из двух выходных цепей первой 9 и второй 10.

К обмотке 11 силового трансформатора присоединена непосредственно первая 20 выходная цепь 9 в виде двух диодов

12 и 13, сглаживающего дросселя 14 и конденсатора 15 LC-фильтра. К обмотке 16 силового трансформатора присоединена через силовой транзисторный 25 ключ 17 вторая выходная цепь 10 в виде диодов 18 и 19, сглаживающего дросселя 20 и конденсатора 21 LCфильтра, а также токоограничивающий дроссель 22 и дополнительный диод

23, которые имеют связь как с первой так и второй выходными цепями, имеющие общий отрицательный выходной вывод. Кроме этого, имеются основной и вспомогательный узлы управления 24

35 и 25. Первый из них предназначен для стабилизации выходного напряжения первой выходной цепи 9 и связан с входом инвертора 1. Выходное нап Ф ряжение второй выходной цепи 10 стабилизируется с помощью вспомогательного узла управления 25, связанного с входом силового транзисторного ключа 17.

Преобразователь работает следующим образом.

Сначала при закрытом силовом транзисторном ключе 17 отпираются транзисторы 2 и 3 инвертора 1. Отпирается диод 12 первой выходной цепи 9, A 0 а диод 13 запирается. Открывается также диод 23, а диод 19 запирается.

Через. интервал времени, зависимый от величины возмущающего воздействия, на вторую выходную цепь включается силовой транзисторный ключ 17. При этом запирается диод 23 и открывается диод 18. После окончания интервала проводимости транзисторы ? и 3 запираются. Знак напряжения на обмотках силового трансформатора изменяется на обратный и диоды 12 и 18 за-. пираются, а диоды 13 и 19 отпираются до очередного цикла включения транзисторов 2 и 3 инвертора,.

Ограничение тока г контуре: обмотка 11 — диоды 12 и 13, токоограничивающий дроссель 22 — обмотка 11 осуществляется за счет,г,росселя 22. Действительно, на интервале, когда диод

12 уже начал открываться, а диод 13 еще пе успел закрыться, ток коммутации направлен противоположно току дросселя 22 до момента начала коммутации этих диодов, поэтому за время коммутации ток в контуре: обмотка

11 — диоды 2 и 3 — дроссель 22 — обмотка 22 ограничивается по скорости нарастания и амплитуде. Ограничение тока в контуре: обмотка 16 — транзистор 17 — диоды 18 и 19 — обмотка 16 реализуется вследствие того, что до отпирания транзистора 17 диод 19 запирается с помощью напряжения обмотки 11 и диода 23, поэтому после отпирания силового транзисторного ключа

17 скачок тока отсутствует как по контуру: обмотка 16 - транзистор 17— диоды 18 и 19 — обмотка 16, так и по контурам„ включающим диод 23 благодаря действию токоограничивающего дросселя 2?. Так как на интервале коммутации на вторичной стороне инвертора токи коммутации ограничены по скорости нарастания и амплитуде и начинают нарастать с нуля, то результирующий ток на первичной стороне тоже нарастает с нуля, причем с ограниченной скоростью как при включении транзисторов 2 и 3 инвертора, так и силового транзисторного ключа 17. При форсированном включении транзисторов 2 и 3 нарастание коллекторного тока существенно замедляется, поэтому траектория рабочеи точки каждого транзистора существенно смецается в область безопасной работы. Аналогично получается и при включении транзистора 17. Повышенная надежность коммутации силовых элементов, а следовательно, и надежность источника питания в целом обеспечивается снижением скорости нарастания токов в силовых контурах на первичной и вторичной сторонах инвертора в нормальном и пере-.;одном режимах. Введение перемагничиваемо- 1529370

Формула изобретения

Составитель Н.Пишевская

Техред Л.Олийнык Корректор 0.Кравцова

Редактор М.Товтин

Заказ 7756/52 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

«1 ««

Производственно-издательский комбинат "Патент, г . Ужг ор од, ул . Гагарина, 1 0 1

ro токоограничиваюц«его дросселя позволяет не только значительно ограничить величину тока коммутации в силовых контурах, но и получить требуе5 мый фазовый сдвиг между напряжением и током коммутирующих транзисторов, а следовательно, обеспечить существенный запас устойчивости работы в импульсных режимах. «0

Таким образом, вследствие ограничения токов коммутации в силовых контурах уменьшаются потери энергии в силовьж транзисторах и диодах íà rioвьппенных частотах преобразования, что позволяет повысить КПД и снизить вероятность вторичного пробоя транзисторов при повьппенной температуре окружающей среды, либо значительно уменьшить габариты теплоотводов, ли- 20 бо реализовать компромисный вариант: повысить надежность и КГЩ, уменьшить затраты на теплоотводы и силовые элементы. С другой стороны ограничения скорости нарастания токов комму- 25 тации уменьшает вероятность сбоя работы электронных узлов блока питания и микро-3ВМ и повысить их функциональную надежность, либо снизить затраты на помехоподавляющие узлы ис- 30 точника питания. Влияние вспомогательного диода проявляется не только в том, что диод 19 запирается до открывания силового транзисторного ключа 17 и тем самым снижается ток ком- 35 мутации в силовом контуре второй выходной цепи, но и в снижении коллек,торного напряжения этого ключа, которое теперь определяется не величиной напряжения обмотки 16, а разностью 40 напряжений обмоток 16 и 11. Это позволяет повысить надежность транзисторного ключа 17, либо снизить затраты путем использования более дешевого транзистора. Кроме этого, снижаются 45 пулвсации выходного напряжения второй выходной цепи, так как в предлагаемом техническом решении в отличие от. известного длительность импульса тока сглаживающего дросселя на интервале накопления энергии равно времени открытоге состояния транзисторов инвертора, а не силового транзисторного ключа 17, открывающегося позже.

Амплитуда же тока меньше. Это позволяет снизить затраты на фильтр при оптимизации силовой части источника.

Однотактный преобразователь напряжения на транзисторах, содержащий основной узел управления транзисторами, силовой трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, образующими две разнопотенциальные выходные цепи с общими отрицательными выходными выводами, первая выходная цепь подключена к одной из вторичных обмоток силового трансформатора и содержит первый и второй выпрямительный диод и ЬС-фильтр, входной вывод сглаживающего дросселя которого соединен с катодами упомянутых -диодов, первый из которых соединен последовательно с обмоткой силового трансформатора, причем вход основного узла управления подключен к выходным выводам первой выходной цепи, вторая выходная цепь подключена к другой вторичной обмотке через транзисторный ключ, управляюц«ий вход которого соединен с выходом вспомогательного узла управления и подключена, также как и первая выходная цепь, к выходным выводам, к которым подключен вход вспомогательного узла управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и

КПД путем уменьшения коммутационных потерь, введены токоограничивающий дроссель и дополнительный диод, анод которого соединен с анодом первого диода первой выходной цепи, а катод соединен с общей точкой соединения катодов первого и второго диодов второй выходной цепи, а токоограничивающий дроссель включен последователь.но между общей точкой соединения анодов вторых диодов выходных цепей и общим выходным выводом,