Резонансный конвертор

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - снижение акустических шумов путем повышения нижнего предела частоты коммутации. В резонансный конвертор, содержащий управляемый ключ, трансформатор, коммутирующую резонансную цепочку и выходной фильтр, введена буферная резонансная цепочка, состоящая из конденсатора и дросселя. Изобретение позволяет создавать источники питания с широким диапазоном изменения токов нагрузки без генерации акустических шумов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4442421/24-07 (22) 15.06.88 (46) 07.07.90. Бюл. ¹ 25 (72) А.Г,Бомко, КЗ.С;Бараник, А.П.Понома рев и С,B,Øàáëûãèí (53) 621,314.57(088.8) (56) Патент США ¹ 4263642, кл. 363-17, 1981.

Патент США № 4415959, кл. 363-21, 1983, (54) РЕЗОНАНСНЫЙ КОНВЕРТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в источниках

Изобретение относИтся к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Целью изобретения является снижение акустических шумов путем повышения нижнего предела частоты коммутации, На фиг. 1 представлена принципиальная схема резонансного конвертора; на фиг.

2 — эпюры токов и напряжений.

Конвертор содержит входные выводы 1 и 2. С входным выводом 1 соединен коллектор транзисторного ключа 3, эмиттер которого соединен с входным выводом 2 через первичную обмотку 4 трансформатора 5, вторичная обмотка 6 которого через первый дроссель 7 и диод 8 соединена с первым конденсатором 9 и с одним из выводов второго дросселя 10, второй вывод которого соединен с вторым конденсатором 11 и с входом DLC-фильтра 12, состоящего из обратного диода 13, дросселя 14 и третьего конденсатора 15. соединенного параллельно цепи нагрузки 16, при этом управляющий

„„5U„, 1577014 А1 вторичного электропитания, Цель изобретения — снижение акустических шумов путем повышения нижнего предела частоты коммутации, В резонансный конвертор, содержащий управляемый ключ, трансформатор, коммутирующую резонансную цепочку и выходной фильтр, введена буферная резонансная цепочка. состоящая из конденсатора и дросселя. Изобретение позволяет создавать источники питания с широким диапазоном изменения токов нагрузки без генерации акустических шумов, 2 ил. вывод транзисторного ключа 3 соединен с выходом блока 17 управления.

Резонансный конвертор работает следующим образом.

От источника постоянного напряжения к входным выводам 1 и 2 прикладывается постоянное напряжение. На управляющий вывод транзисторного ключа 3 подаются импульсы от блока 17 управления, открывающие транзисторный ключ 3, через который протекает ток, форма импульса которого близка к синусоидальной благодаря резонансным свойствам первой цепочки, состоящей из дросселя 7 и конденсатора 9.

Данный ток заряжает первый конденсатор

9 до значения, примерно равного удвоенному значению напряжения источника питания, приведенного к вторичной обмотке трансформатора 5. После отключения транзисторного ключа 3 и закрытия диода 8 накопленная энергия в первом конденсаторе

9 передается через буферную резонансную цепочку. состоящую из вторых дросселя 10 и конденсатора 11 и через О!.С-филь>р 12 на

IIGf РУзкУ 16.

На эп арах фиг, 2 представлены входНай таК 4к(1), ЕМКОСтНЫй тОК ПЕРВОГО flO«денсатара lcy(t), так индуктивнасти буферной цепочки ill (t) и напряжение на первом конденсаторе О,.к(1).

В предлагаемой схеме (фиг. 1) входной ток равен сумме ! p:,(t) = lc!,(t) + llI-,(t), причем так индуктивнасти буферной резонансной цепочки 1 не является постоян. ной величиной, а зависит от периода Т. В отличие от схемы известного конвертора, садер>кащей ol3pBTHbll>l диод, 01..С-4>иль гр, включе ный параллельна первой емкости, который и:."::,.; а.аа1 режюл перезаряд» зта-. емкости, в с>,еме фиг, 1 такой псрезаряд не только возможен, но и желателен; так как в этом случае возможна эффективная амплитудна-частотная модуляция (АЧИЫ), при которой y:. ëålfü Ie»I1e частоты приводит не к росту амплитуды тока l«T, а к ее падению, Для этага необходимо переставить диод Dl С-фильтра и менять частоту (соответственно период Т) правее точки А (фиг. 2), т.е. правее точки, когда напряжение на первом конденсаторе примет максимально возможное отрицательное значение.

В этом случае увеличение периода (т,е. уменьшение частоты), при условии, чта длительность импульса 1л меняется незначительно, уменьшает коэффициент заполнения, т.а, способствует снижению напряжения на нагрузке.

Одновременно с этим уменьшается амплитуда тока

Е- — 1.3 ск(, ) скпв

Lê Ск где Š— напряжение источника питания;

Lk, Ск — соответственно индуктивность и емкость резонансной цепочки, (здесь U«(T)— остаточное значение напряжения на первом конденсаторе в конце периода), так как правее точки А с ростом Т абсолютное значение !Оск(Т)! снижается.

Наибольшее значение разность напряжений Е - Оск(Т) достигает в точке А, а наименьшее в точке С. Если период включения соответствует не точке В, как на фиг. 2, а точке С, то процесс заряда первого конденсатора не состоится и напряжение на нагрузке упадет до нуля. Таким образом, относительно небольшое изменение периода, а следовательно, и частоты может существенно изменить напряжение на нагрузке.

Подбирая параметры схемы (фиг, 1), можно добиться оптимальной частотной характеристики, обеспечивающей повышение нижне .а предела частоты, а значит снижение а,;ус I ических шумов.

Стабильная работа конвертора при условии постоянства волновых сопро1ивле5 ний цепочек ОС1 и б2С2 возможна тогда, когда собственная частота буферной цепочки меньше частоты 1С1 в нечетное число раэ, причем наибольший практический интерес представляет собой, когда собствен10 ная частота незатухающих колебаний буферной резонансной цепочки LzCz o три раза меньше собственной частоты коммутирующей цепочки L1C1. В этом случае входной ток будет проходитьчереэ нуль в аме вреле та =1,5m С1 ветствует условиям.

20 где L1. Lz. С1, C2 — индуктивность и емкость резонансного контура первичной и вторичной цепей, Если ключ 3 размыкается в момент времени to, то обе резонансных цепочки окажутся соединенными последовательна и полупериод незатухающих колебаний обьединенного конту а будет равен

1ок=R ЬСэ

=л (|1+ И)

С1+ С2 где L, Са — эквивалентные индуктивность и емкость резонансного контура первичной и

35 вторичной цепей, За время 1ок напряжение

I1а конденсаторе С1достигнет своего максималь lo воэмо>кного отрицательного значеМинимально возможное значение. пе40 риода при этом равно тмин = тд+ < >к. Как уже отмечалось, область регулирования должна находиться правее точки А (фиг. 2), поэтому период Тмнн должен соответствовать максимально возможному значению частоты

45 включения транзистора f макс = . Все

T мин это позволяет сформулировать требования к выбору режимов конвертора и его параметрам следующим образом; тд — длитель50 ность протекания тока базы силового транзистора должна быть авна

У, A = 1.5 Ë L 1 С 1 максимальная частота коммутации:

55 т макс =

5m < с1 + zc

1577014

1б фиг. 1 соотношения параметров первого и второго резонансного контуров; — — и 9 L1 С1 =12 С2 . -1 -2

С1 Сг

Таким образом, достигаемый положи- 5 тельный эффект, состоящий прежде всего в повышении нижнего предела частот регулирования, обусловлен не только введением дополнительной буферной резонансной цепочкой L2, С2, но и перестановкой диода 10

0LC-фильтра, который включается не параллельно первому конденсатору 9, а параллельно второму конденсатору 11.

В результате напряжение на первом конденсаторе U«может принимать отрица- 15 тельные значения, а ток через дроссель буферной цепочки ltd не будет постоянным, а зависит от периода Т, что создает предпосылки для эффективного использования

АЧИМ и повышения нижнего предела часто- 20 ты регулирования, Все это позволяет снизить уровень акустических шумов. Кроме того, предлагаемая схема резонансного конвертора позволяет создавать источники питания с широким диапазоном изменения токов нагрузки без генерации акустических шумов.

Формула изобретения

Резонансный конвертор, содержащий подключенные к входным выводам последовательно соединенные управляемый ключ и первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого через диод и первый дроссель соединена с первым конденсатором, образуя коммутирующую резонансную цепочку, Dl С-фильтр, подключенный к выходным выводам, и блок управления, связанный с входом управляемого ключа, отличающийся тем, что, с целью снижения акустических шумов путем повышения нижнего предела частоты коммутации, в него введена подключенная. параллельно первому конденсатору буферная резонансная цепочка иэ последовательно соединенных второго дросселя и второго конденсатора, параллельно которому подключен вход DLC-фильтра.

1577014

Составитель Н.Коняхин

Редактор В.Бугренкова Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор С.Шекмар

Заказ 1852 Тираж 502 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101