Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное с резонансным контуром в силовой цепи. Цель изобретения - повышение КПД. Преобразователь содержит трансформатор 1, последовательно с первичной обмоткой которого включен ключевой элемент 2, а последовательно с вторичной обмоткой - выпрямительный диод 4 и конденсатор 5. Между первичной и торичной обмотками трансформатора 1 размещен дополнительный подстроечный магнитопровод 6 с возможностью осевого перемещения в межобмоточном пространстве, что обеспечивает возможность точной настройки в резонанс параметров резонансного контура, образованного конденсатором во вторичной цепи и индуктивностью рассеяния вторичной обмотки трансформатора 1. Точное совпадение собственной частоты резонансного контура и частоты коммутации позволяет уменьшить динамические потери в ключевом элементе 2. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН дд у Н 02 M 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4415252/24-07

: (22) 26. 04.88 (46) 15.12.89. Бюл. Ф 46 (72) В.Н.Габрильчук, Г.А.Гураль, В.Н.Мельничук и В.И.Шпицер (53) 621.314.57(088;8) (56) Векслер Г.С., Пилинский В.В.

Электропитающие устройства электроакустической и кинотехнической аппаратуры. Киев: Вища школа, 1986,. с. 225, 226.

Патент GIIA It- - 4415959, кл. Н 02 P 13/22, 1981.

Васильева Л.С., Завалина И.Н., Калинер P.Ñ. Катушки индуктивности аппаратуры связи. M.: Связь, 1973..(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразова.телям постоянного напряжения в посИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное с резонансным контуром в силовой цепи.

Целью изобретения является повышение КПД преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

На фиг. 1 изображена схема предложенного преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений, токов и потерь при рассогласо„„SU„„1529372 А 1

2 тоянное с резонансным контуром в силовой цепи. Цель изобретения — повышение КПД. Преобразователь содер-. жит трансформатор 1, последовательно с первичной обмоткой которого включен ключевой элемент 2, а последовательно с вторичной обмоткой — выпрямительный диод 4 и конденсатор 5. Между первичной и вторичной обмотками трансформатора 1 размещен дополнительный подстроечный магнитопровод 6 с возможностью осевого перемещения в межобмоточном пространстве, что обеспечивает возможность точной настройки в резонанс параметров резонансного контура, образованного конденсатором во вторичной цепи и индуктивностью рассеяния вторичной обмотки трансформатора 1. Точное совпадение собственной частоты резонансного контура и частоты коммутации позволяет уменьшить динамические потери в клюЧевом элементе 2. 4 ил. вании частот,« на фиг. 3 — конструк,ция трансформатора с Ш-образным магнитопроводом и регулируемой индуктивностью рассеяния с помощью дополнительного магнитопровода, установленного с воэможностью осевого перемещения в междуобмоточном простран.стве на фиг. 4 — конструкция трансформатора с магнитопроводом кабельного типа и регулируемой индуктивностью рассеяния с помощью дополнитель.ного магнитопровода, установленного с возможностью осевого перемещения и междуобмоточном пространстве.

1529372

Преобразователь постоянного напряжения содержит трансформатор 1, последовательно с первичной обмоткой которого включен ключевой элемент 2, соединенныи с источником управляюще5 го сигнала 3, а последовательно со вторичной обмоткой — выпрямительный диод 4 и конденсатор 5. Между первичной и вторичной обмотками трансформа10 тора 1 размещен дополнительный магнитопровод 6 с воэможностью осевого перемещения в междуобмоточном пространстве. Первичная обмотка трансформатора 1 через ключевой элемент 2 подключена к входным выводам источника 7.

Трансформатор с регулируемой индуктивностью рассеяния состоит из магнитопровода 8 (Ш-образного на фиг. 3

20 и кабельного типа на фиг. 4), на центральный стержень которого намотана, первичная 9 и вторичная 10 обмотки.

Между первичной обмоткой 9 и вторичной обмоткой 10 размещен дополнитель" >

5 ный резьбовой магнитопровод 6. установленный с возможностью осевого перемещения в междуобмоточном пространстве по резьбовой диэлектрической втулке 11.

Преобразователь постоянного напря30 жения в постоянное работает следующим образом.

В момент времени t = --0 с источника управляющего сигнала 3 поступает сиг- 35 нал, открывающий ключевой элемент 2.

Напряжение U „, источника постоянного напряжения 7 подается на первичную обмотку трансформатора 1. Если напряжение U на конденсаторе 5 во время t = 0 меньше преобразованного напряжения первичной обмотки U x пИт М/L, то диод 4 открывается, в результате чего протекает ток Т, заряжающий конденсатор 5, здесь M u

L, — взаимная индуктивность обмоток и индуктивность первичной обмотки соответственно. Цикл заряда заканчивается, когда напряжение на конденсаторе 5 достигает преобразованного напряжения первичной обмотки U „,„, М/Ь, и диод 4 закрывается. В период. заряда ток первичной обмотки I от источника постоянного напряжения 7 изменяется одновременно с током вторичной обмотки I при L zq < где Ь < и L > — индуктивность вторичной обмотки и индуктивность рассеяния вторичной обмотки соответственно. Равенство частоты переключе-! нин ключевого элемента 2, управляемого от источника управляющего сигнала 3, с резонансной частотой колебательного контура, образованного индуктивностью рассеяния Ь з трансформатора l и емкостью конденсатора 5, и условие Ь z «L предполагает, что в конце цикла заряда, т,е. когда ток вторичной обмотки I< не проходит„ ток 1„ первичной обмотки очень мал.

В этот момент ключевой элемент 2 переходит в режим размыкания. Поскольку замыкание и размыкание ключевого элемента 2 выполняется, когда ток

I проходящий через этот элемент, исключительно мал, то потери, связанные с конечным временем переключения неидеального ключевого элемента, практически отсутствуют. Квант энергии эффективно передается от источника постоянного напряжения 7 через эффективную индуктивность рассеяния

L трансформатора 1 для заряда конденсатора 5 ° !

В случае неравенства частоты переключения ключевого элемента 2 и резонансной частоты колебательного контура, например, когда резонансная частота колебательного контура более низкая чем частота переключения ключевого элемента 2 возникают динамические потери рассогласования, как показано на фиг. 1. Для устранения динамических потерь рассогласования колебательный контур, образованный индуктивностью рассеяния L транс25 форматора 1 и емкостью конденсатора

5, настраивают в резонанс с частотой переключения ключевого элемента 5, изменяя индуктивность рассеяния L з трансформатора 1 путем перемещения дополнительного магнитопровода 6 в междуобмоточном пространстве. При перемещении дополнительного магнитопровода 6 в сторону удаления его из междуобмоточнюго пространства индуктивность рассеяния L уменьшается и резонансная частота колебательного контура возрастает. При перемещении дополнительного магнитопровода 6 в сторону заполнения им междуобмоточного пространства индуктивность рассеяния Ь возрастает и резонансная частота колебательного контура понижается.

5 i5293

Введение дополнительного магнито—

I провода в трансформатор преобразователя постоянного напряжения с резонансным контуром в силовой цепи обес5 печивает повышение КПД преобразователя за счет устранения динамических потерь рассогласования на ключевом элементе, возникающих из-за технологического разброса параметров элементов, образующих колебательный контур. Повышается технологичность изготовления преобразователя за счет снижения требований к точности изготовления конструктивных составляющих трансформатора и геометрического расположения обмоток, а также за счет упрощения регулировки преобразователя.

72 6

Формула и з о бр е тения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор с размещенными на центральном стержне магнитопровода первичной и вторичной обмотками, причем первичная обмотка через ключевой элемент подключена к входным выводам, а последовательно с вторичной обмоткой включены выпрямительный диод и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения КПЛ преобразователя, между первичной и вто-. ричной обмотками трансформатора размещен по крайней мере один дополнительный магнитопровод, установленный с возможностью осевого перемещения в междуобмоточном пространстве.

1529372

ЯЕ ЕЮ

Редактор Н.Горват

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 191

Составитель B. Верховодов

Техред Л. Олийнык Корректор О. Кравцова

Ю