Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение может быть использовано в источниках вторичного электропитания с высокочастотным преобразователем электроэнергии при повышенном входном напряжении. Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем выравнивания входного и выходного напряжений. Преобразователь содержит последовательно соединенные по входу и выходу два импульсных регулятора напряжения, конденсаторы 1,2 входного фильтра, магнитно-транзисторные ключи на транзисторах 3, 4 и трансформаторах 5,6 тока и конденсаторы 16, 17 выходного фильтра. Между общей точкой конденсаторов 1,2 и общей точкой конденсаторов 16, 17 выходных фильтров включены последовательно дополнительные обмотки 14, 15 трансформаторов 5 и 6 тока. Введение указанных обмоток позволяет выравнить напряжения на конденсаторах 1,2, а также на конденсаторах 16, 17, что определяет одинаковые напряжения на транзисторах 3,4 на этапе их выключенного состояния вне зависимости от того, какими причинами вызвано неравенство напряжений (разные токи утечек конденсаторов и диодов, разные времена выключения транзисторов и т.д.). 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4422730/24-07; 4422731/24-07;

4396796/24-07;4396795/24-07; 4419835/24-07 (22) 23.03,88 (46) 07.10.90. Бюл. N 37 (71) Чувашский государственный университет им. И.Н Ульянова (72) В,И.Костылев, Г,А,Белов, В,А,Баймулкин, А. Н. Пискарев и В. И, Сеньков (53) 621.314.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 873357, кл. Н 02 М 7/44, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 1390738, кл. Н 02 M 3/335,1 986, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в источниках вторичного электропитания с высокочастотным преобразователем электроэнергии при повышенном входном напряжении, Цель изобретения — 4 повышение надежности и КПД путем вырав„„5LI„„1598075 А1 нивания входного и выходного напряжений.

Преобразователь содержит последовательно соединенные по входу и выходу два импульсных регулятора напряжения, конденсаторы 1,2 входного фильтра, магнитно-транзисторные ключи на транзисторах 3, 4 и трансформаторах 5, 6 тока и конденсаторы выходного фильтра. Между общей точкой конденсаторов 1,2 и общей точкой конденсаторов выходных фильтров включены последовательно дополнительные обмотки 14, 15 трансформаторов 5 и 6 тока. Введение укаэанных обмоток позволяет выравнить напряжения на конденсаторах 1,2 а также на конденсаторах, что определяет одинаковые напряжения на транзисторах 3, 4 на этапе их выключенного состояния вне зависимости от того, какими причинами вызвано неравенство напряжений (разные токи утечек конденсаторов и диодов, разные времена выключения транзисторов и т.д.), 2 з,п. ф-лы, 5 ил.

1598075

15

25

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке иеточников вторичного электропитания с повышенным входным напряжением.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД путем выравнивания входного и выходного напряжений.

На фиг. 1-5 представлена схема преобразователя постоянного напряжения, варианты.

Преобразователь постоянного напряжения содержит два импульсных регулятора, в каждом из которых использованы соответственно конденсаторы 1 и 2 входных фильтров, тарнзисторы 3 и 4, токовые трансформаторы 5 и 6, управляющие обмотки 7 и

8 которых подключены к управляющим электродам транзисторов 3 и 4, силовые обмотки 9 и 10 соединены последовательно с транзисторами 3 и 4, обмотки 11 и 12 подключены к блоку 13 управления, а дополнительные обмотки 14 и 15 соединены последовательно между собой общей точкой входных конденсаторов 1 и 2 и общей точкой реактивного делителя 16 выходного напряжения в виде выходных конденсаторов выходного фильтра или обмоток выходного трансформатора, Напряжение питания преобразователя подается на клеммы, соединенные с конденсаторами 1 и 2 входных фильтров и силовыми электродами транзисторов 3 и 4.

Нагрузка подключается к выводам резистивного делителя 16.

Преобразователь работает следующим образом, В установившемся режиме блок 13 управления вырабатывает синфазные импульсы токи для отпирания и запирания транзисторов 3 и 4. Если напряжение источника питания распределено поровну между импульсными регуляторами, а параметры их соответствующих элементов одинаковы, то под действием этих импульсов транзисторы 3 и 4 одновременно включаются и выключаются, причем длительность открытого состояния транзисторов и частота их переключений определяется блоком 13 управления в соответствии с заданным законом регулирования, В этом режиме потенциалы общей точки конденсаторов 1 и

2 и средней точки реактивного делителя 16, одинаковы, следовательно, между этими точками уравнительный ток отсутствует, и обмотки 14 и 15 трансформаторов 5 и 6 тока на работу преобразователя влияния не оказывают, поскольку они включены встречнопоследовательно, и напряжения на них компенсируются (например, полярности напряжений на обмотках для включенного состояния транзисторов).

Однако из-за.разброса параметров элементов. например токов утечек конденсаторов и диодов, времен рассасывания транзистора, равномерность деления входного напряжения нарушается, что вызывает перенапряжение на одном из транзисторов, ведущее к снижению надежности и КПД.

Допустим, что входное напряжение на верхнем импульсном регуляторе, т.е. на конденсаторе 1, возросло по сравнению с конденсатором 2, а напряжения на реактивном делителе выходного напряжения одинаковы (они выравниваются с помощью магнитосвязанных обмоток дросселя на интервалах закрытого состояния транзисторов 3 и 4) и блок 13 управления вырабатывает импульсы намагничивающего тока (втекающие в точки обмоток 11 и 12), включающие транзисторы 3 и 4.

Отпирание транзисторов 3 и 4 приводит к тому, что диоды запираются, а напряжение питания преобразователя благодаря идентичности обмоток дросселя фильтров делится между ними пополам. Возникающая разность потенциалов между общими точками конденсаторов 1 и 2 и обмоток дросселя вызывает появление уравнительного тока, показанного на чертеже стрелкой. Этот ток, протекая по обмоткам 14 и 15, создает положительную обратную связь для силового ключа на транзисторе 3 и трансформаторе 5 тока, способствуя ускорению его включения, и отрицательную обратную связь для силового ключа на транзисторе 4 и трансформаторе 6 тока, задерживая его включение, Конденсатор 1 разряжается, и после выравнивания входных напряжений уравнительный ток спадает, а транзистор 4 тоже переходит в насыщение.

Запирание транзисторов 3 и 4 производится путем подачи размагничивающих импульсов тока в обмотки 11 и 12. Если к этому моменту равенство потенциалов не восстановится, и продолжает протекать уравнительный ток, то транзистор 4 запрется, а транзистор 3 останется во включенном состоянии, и выравнивание потенциалов продолжается. После спада уравнительного токатранзистор 3 тоже закроется. Выравнивание напряжений на реактивном делителе

16 выходного напряжения происходит при открытых диодах под действием одинаковых напряжений на обмотках дросселя фильтра, Дополнительные обмотки 14 и 15 выпролняют функции управляюших, по ним течет небольшой уравнительный ток, поэтому они имеют малое сечение, и введение их

1598075 практически не изменяет массо-габаритные показатели трансформаторов 5 и 6.

Аналогичные процессы выравнивания входного напряжения происходят в преобразователях, выполненных на фиг. 2-5.

Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет выравнить напряжение на импульсных регуляторах независимо от того, какими причинами это неравенство вызвано. Поэтому, например, при разных токах утечки конденсаторов фильтров в преобразователе распределение напряжений равномерное. Кроме того, при конструктивной реализации изобретения длина силовых шин оказывается короче, так как не требуется подключение токовых обмоток трансформатора одного импульсного регулятора в силовую цепь другого. Благодаря этому параэитные индуктивности силовых цепей; вызывающие импульсы перенапряжений на транзисторах, получаются меньше, что особенно важно в мощных сильноточных преобразователях, что повышает надежность и КПД предлагаемого преобразователя по сравнению с известным.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий два импульсных регулятора, каждый иэ которых выполнен в виде магнитно-транзисторного ключа на токовом трансформаторе с силовой и управляющей обмотками, причем входными выводами

5 каждый импульсный регулятор подключен к соответствующему плечу емкостного делителя входного напряжения, соединенного с входными выводами, а выходы импульсных регуляторов соединены через соответству10 ющие плечи реактивного делителя их выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, введены дополнительные обмотки трансформаторов тока, включенные встречно-по15 следовательно между общими точками соединения плеч емкостного делителя входного напряжения и реактивного делителя выходного напряжения импульсных регуляторов.

20 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что реактивный делитель. выходного напряжения импульсных регуляторов выполнен в виде емкостного фильтра, 3, Преобразователь по п,1, о т л и ч а ю25 шийся тем, что реактивный делитель выходного напряжения импульсных регуляторов выполнен в виде одинаковых обмоток трансформатора.

1598075

1598075

Составитель Н. Цишевская

Техред M. Моргентал Корректор С. Шекмар

Редактор H. Рогулич

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

Заказ 3066 Тираж 502 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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