Полумостовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель - повышение надежности путем снижения перегрузки по току в транзисторах. Устр-во содержит конденсаторы емкостного делителя напряжения, транзисторы 3, 4, присоединенные к первой 6 и второй 7 первичным обмоткам трансформатора 5, вторичные 8, 9 обмотки которого соединены через выпрямитель и фильтр 18 с выходными выводами. При переключении транзисторов 3, 4, работающих в противофазе, происходит подключение части входного напряжения к первичным 6, 7 обмоткам трансформатора 5. Благодаря выполнению обмоток трансформатора в виде секций 10, 11, симметрично расположенных на магнитопроводе, имеются перекрестные индуктивности рассеяния между обмотками 6, 7, 8, 9 трансформатора 5, которые позволяют снизить величину тока перегрузки в транзисторах 3, 4 в моменты запирания транзисторов и при переключении диодов 16, 17 выпрямителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)5 Н 02 M 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4493519/07 (22) 11.10.88 (46) 07.07.91. Бюл. ¹ 25 (72) Э,А.Мурадханян, Л.Г.Карташян и Ж.А.Мкртчян (53) 621.314.058(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 868957, кл. Н 02 М 7/537, 20.05.79.

Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений,—

M.:Ýíåðãèÿ, 1971, с.431, рис.7.3.

Бас А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. — М.: Радио и связь, 1987, с.46, рис.1.19а. (54) ПОЛУМОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель — повы„„5LI„„1661939 А1 шение надежности путем снижения перегрузки по току в транзисторах. Устр-во содержит конденсаторы емкостного делителя напряжения, транзисторы 3 и 4, присоединенные к первой 6 и второй 7 яервичным обмоткам трансформатора 5, вторичные 8 и

9 обмотки которого соединены через выпрямитель и фильтр 18 с выходными выводами, При переключении транзисторов 3 и 4, работающих в противофазе, происходит подключение части входного напряжения к первичным 6 и 7 обмоткам трансформатора

5. Благодаря выполнению обмоток трансформатора в виде секций 10 и 11, симметрично расположенных на магнитопроводе, имеются перекрестные индуктивности рассеяния между обмотками 6,7,8,9 трансформатора 5, которые позволяют снизить величину тока перегрузки в транзисторах 3 и 4 в моменты запирания транзисторов и при переключении диодов 16 и 17 выпрямителя, 2 ил.

1661939 вый 16 и второй 17 возвратные, под- 35

50

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Целью изобретения является повышение надежности полумостового преобразователя путем снижения перегрузки по току в транзисторах.

На фиг.1 приведена электрическая схема полумостоаого преобразователя постоянного напряжения а постоянное; на фиг.2— трансформатор преобразователя, примеры выполнения.

Полумостовой преобразователь постоянного напряжения а постоянное содержит источник 1 входного напряжения с выводом

2 от средней точки, например от средней точки конденсатороа емкостного делителя напряжения, подключенного к источнику питания (как показано на фиг.1 пунктиром или в общем случае — точка соединения любых двух согласно-последовательно включенных источников напряжения постоянного тока, первый 3 и второй 4 транзисторы, трансформатор 5 с первой 6 и второй 7 первичными обмотками, образующими с одноименными вторичными обмотками 8 и 9 соответственно первую

10 и вторую 11 секции, расположенные раздельно-симметрично на магнитопроводе трансформатора 5 (фиг.2), первый 12 и второй 13 диоды выпрямителя, выходной фильтр с дросселями 14 и емкостью 15, перключенные к отводам первичных обмоток 6 и 7 или к точкам соединения указанных обмоток с транзисторами 3 и 4, и блок 18 управления, выходы которого подключены к входам управления транзисторов 3 и 4.

Изобретение вносит лишь режимные улучшения, не изменяя общий принцип работы классического полумостового преобразователя. Режимные улучшения обусловлены введением второй первичной обмотки 7 и размещением по одной первичной и вторичной обмоток в отдельных секциях 10 и 11, при которых неявно вносятся индуктивности рассеяния между любыми двумя обмотками разноименных секций

При этом соответствующим подключением диодов 12 и 13 к выводам обмоток 8 и 9 обеспечивается перекрестная передача энергии от первичной обмотки одной секции на вторичную обмотку другой секции через соответствующую индуктивность рассеяния. Энергия, накопленная в указанной индуктивности, затем передается в нагрузку через вторичную обмотку той же секции, индуктивность рассеяния между обмотками

30 которой обычно на порядок меньше, чем между обмотками разноименных секций, Отличие работы предлагаемой схемы от обычных полумостовых преобразователей с одной первичной обмоткой заключается в следующем. Из схемы фиг.1 и маркировки начала и концов обмоток трансформатора 5 следует, что если сигналами, поступающими от блока 18 управления, открыт, например, транзистор 3, то в передаче энергии с входа на выход преобразователя участвуют обмотка 6 секции 10, обмотка 9 секции 11 и диод

13, При наличии паузы между рабочими импульсами в полупериодах, когда закрывается, например, транзистор 3, изменяется полярность напряжения на обмотках трансформатора 5 и накопленная в индуктивности рассеяния обмотки 6 энергия передается в нагрузку преобразователя непосредственно через обмотку 8 той же секции 10 и открывшийся диод 12.

Когда обратное напряжение на нижней части обмотки 6 достигает половины входного напряжения, открывается диод 17 и остаток энергии, соответствующий незначительной индуктивности рассеяния между обмотками 6 и 8 секции 10, возвращается в сеть, Одновременно с началом разряда энергии в индуктивности рассеяния обмотки 6 и спада тока в ней изменяется также полярность напряжения на дросселе 14 и начинается известный процесс передачи накопленной в нем энергии в нагрузку через диоды 12 и 13 и обмотки 8 и 9 трансформатора 5 с последующим установлением нулевого напряжения на всех его обмотках.

Аналогичные процессы имеют место в следующем полупериоде, когда открываются транзистор 4 и диод 12, закрывается диод

13 и имеет место передача энергии от обмотки 7 секции 11 к обмотке 8 секции 10 через перекрестную индуктивность рассеяния между ниму с последующим закрыванием транзистора 4, открыванием диода 13, передачей накопленной в индуктивности обмотки 7 энергии в нагрузку через обмотку

9 той же секции и затем отпиранием диода

16 и тд.

Из отмеченного следует, что индуктивность рассеяния между обмотками разноименных секций в описанных переходных режимах выполняет функции, аналогичные функциям дросселя выходного фильтра преобразователя, т.е. является дополнением к индуктивности дросселя 14 и способствует или уменьшению габаритов дросселя или повышению эффективности фильтра.

При каждом отпирании очередного по такту транзистора 3 (или 4), когда оба диода

12 и 13 одновременно открыты на время

1661939

50 восстановления обратного сопротивления диода 12 (или 13), суммарное напряжение обмоток 8 и 9 приложено к индуктивности рассеяния между указанными вторичными обмотками, Аналогичным образом, при отсутствии или недостаточности паузы между рабочими импульсами, когда возможно одновременное открытое состояние обоих транзисторов на время рассасывания неосновных носителей в области базы запираемого транзистора, напряжение источника питания приложено к индуктивности рассеяния между первичными обмотками 6 и 7.

В указанных двух режимах индуктивности рассеяния между первичными или вторичными обмотками разноименных секций выполняют уже функции ограничителя сквозных токов через транзисторы 3 и 4 или тока короткого замыкания через диоды 12 и

13. При этом основная часть накопленной в указанных индуктивностях энергии передается затем в.нагрузку в одном случае непосредственно от вторичных обмоток, а в другом — от первичных обмоток через соответствующую вторичную обмотку аналогично описанному, Во всех случаях процессу передачи накопленной энергии в нагрузку существенно способствует введенная возможность некоторого превышения амплитуды обратной волны напряжения первичных обмоток половинного уровня напряжения источника питания путем подключения диодов 16 in 17 к введенным отводам первичных обмоток 7 и 6 соответственно.

При магнитной связи между обмотками одной секции, близкой к идеальной (например, при их совместной намотке), диоды 16 и 17 могут быть подключены, как показано на фиг.1 пунктиром.

Помимо снижения потерь в результате резкого уменьшения экстракторов при описанн н ых коммутационных режимах и частичного выполнения функции дросселя выходного фильтра введение индуктивности рассеяния способствует смягчению крутизны фронтов тока и, следовательно, снижению уровня высокочастотных помех на входе и выходе преобразователя.

Следует также отметить, что двухсекционный выходной трансформатор 5 реализуется без усложнения его конструкции путем размещения секции 10 и 11 либо на двух

40 боковых стержнях двойного П-образного . магнитопровода, или на центральном стержне LLI-образного, или на двух симметричных половинах тороидального магнитопровода (фиг.2). При этом его габаритная мощность равна габаритной мощности трансформатора с выведенной средней точкой первичной и вторичной обмоток.

Формула изобретения

Полумостовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий источник входного напряжения со средним выводом, первый крайний вывод которого соединен через первый транзистор с первым выводом первой первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к среднему выводу источника входного напряжения, второй транзистор, присоединенный первым силовым выводом к второму крайнему выводу источника входного напряжения, первая и вторая вторичные обмотки трансформатора, включенные согласно-последовательно и соединенные через выпрямитель и фильтр с выходными выводами, первый и второй возвратные диоды, присоединенные первыми выводами соответственно к первому и второму входным выводам, блок управления, выходы которого подключены к входам управления первого и второго транзисторов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения перегрузки по току в транзисторах, введена вторая первичная обмотка трансформатора, включенная встречно-последовательно с первой первич- ной обмоткой между средним выводом источника входного напряжения и вторым силовым выводом второго транзистора, при этом вторые выводы первого и второго возвратных диодов подключены соответственно к к второму силовому выводу второго транзистора и первому выводу первой первичной обмотки трансформатора или к введенным отводам соответственно второй и первой первичных обмоток трансформатора, образующих с одноименными вторичными обмотками соответственно первую и вторую секции, расположенные раздельно-симметрично на магнитопроводе трансформатора, причем первичные и втОричные обмотки сфазированы таким образом, что при подключении напряжеНия к первичной обмотке одной секции обеспечено протекание тока во вторичной обмотке другой секции, 1661939

Риг. 2

Составитель В. Ежов

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор М. Пожо

Заказ 2133 Тираж 389 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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