Импульсный источник электропитания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках электропитания, преимущественно в однотактных преобразователях для снижения потерь при коммутации силового ключа. Цель изобретения - повышение КПД источника электропитания. В источнике электропитания, содержащем силовой ключ 1, индуктивный элемент 2, выпрямительный диод 3, рекуперационную цепь, состоящую из накопительного конденсатора 6, дросселя 8, диода 7 и демпфирующего конденсатора 5, накопительный конденсатор 6 подключен последовательно с демпфируемым элементом источника питания, а полярность включения диода 7 совпадает с направлением протекания как основного тока, так и тока демпфирования. В источнике эффективно используется энергия, запасаемая в элементах демпферной цепи путем передачи ее на выход источника в цепи нагрузки . 2 з.п.ф-лы, 6 ил. (Л С

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)s Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьг! (21) 4734993/07 (22) 18.07.89 (46) 23.12.91 Бюл. М 47 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) А.Ю.Довгалевский, С.И. Закревский и

Ю,И.Стародумов (53) 621.314.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1257777, кл. Н 02 M 3/335, 1984.

Авторское свидетельство СССР й." 1525836, кл. Н 02 M 3/335, 1987. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРО-

ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках электропитания, преимущественно в однотактных преобразователях для

„„Я „„1700714 А1 снижения потерь при коммутации силового ключа. Цель изобретения — повышение КПД источника электропитания. В источнике электропитания, содержащем силовой ключ

1, индуктивный элемент 2, выпрямительный диод 3, рекуперационную цепь, состоящую из накопительного конденсатора 6, дросселя 8, диода 7 и демпфирующего конденсатора 5. накопительный конденсатор 6 подключен последовательно с демпфируемым зльментом источника питания, а полярность включения диода 7 совпадает с направлением протекания как основного тока, так и тока демпфирования. В источнике эффективно используется энергия, запасаемая в элементах демпферной цепи путем передачи ее на выход источника в цепи нагрузки, 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1700714

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источнлках питания, преимущественно в однотактных преобразователях для снижения потерь прл коммутации силового ключа.

Цель изобретения — повышение КПД источника электропитания.

На фиг. 1 изображена схема источника электропитания; на фиг. 2-5 — примеры демпфирования различных элементов ïðåî6разователей, имеющих и не имеющих гальваническую развязку входных и выходных цепей (элементы рекуперационной цепочки выделены "жирной" линией); на фиг.

6 — временные диаграммы работы узлов источника элетропитания.

Источник содержит силовой ключ 1, индуктивный элемент 2, например дроссель (фиг. 1 — 3), трансформатор или трансреактор (фиг. 4 и 5), выпрямитсльный диод 3, фильтрующий конденсатор 4, демпфирующлй конденса гор 5, накопительный конденсатор

6, диод 7 и дроссель 8. Дополнительньчй диод 9 может быть подключен параллельно конденсатору 6 (фиг, 1), 8торой дополнительныйдиодможетбыпгьустановлен последовательно с индуктивным элементом преобразователя (не показан).

Работу предлагаемого источника рассматривают на примере преобразователя по фиг, 1, При замыкании силовОГО ключа (момент to, фиг. 6) из первичного источнлка по цепи конденсатор 6, ключ 1, индуктивность 2, конденсатор 4 начинает протекать ток, разряжая конденсатор 6 и заряжая конденсатор 4. При этом на выходном конденсаторе 4 вырабатывается выходное напряжение, При замыкании силового ключа 1, кроме того, конденсатор 5, предварительно заряженный до Ei»-;. резонансно разряжается на дроссель 8, Соотношение между длительностью открытого состояния клю га 1 и параметрами дросселя 8 и конденсатора 5 выбрано так, чтобы конденсатор 5 успел разрядиться (до выключения ключа 1).

После разряда конденсатора 5 (момент tg, фиг, 6) ток дросселя 8 замыкается через диод 7 на конденсатор 6, обеспечивая его подзаряд, При этом конденсатор 5 оказывается подключенным к ключу 1 через диод 7 и конденсатор 6, Поэтому при размыкании ключа 1 (момент t2) напряжение U< на ключе возрастает плавно, обеспечивая заряд конденсатора 5 от первичного источника через диод 7, индуктивный элемент 2, конденсатор 4.

Через некоторое время после размыкания силового ключа 1 дросссль 8 полностью передает свою энергию конденсатору 6 (мо30

50 вующие трем точкам (а, б, в) подсоединения конденсатора 5, Отличие в функционировании преобразователей незначительное, однако каждый из них может иметь преимущество перед остальными для конкретных режимов. Например, в преобразователе по схеме фиг. 2 и 3 — конденсатор 5 может быть выбран ча ме :ьшее напряжение.

Подобным образом могут бь,ть выполнены схемы на основе повышающих, инвертирующих однотактовых преобразователей, а также однотактных преобразователей с гальванической развязкой (фиг, 4 и 5). Пар аллельно накопительному конденсатору G может быть установлен диод 9 (фиг. ), При этом дроссель 8 разгружается от прсхождения основного тока (через него проходит только рекуперационный ток), что позволяет уменьшить его габариты за счет уменьшения диаметра провода и размера магнитопровода, Последовательно с индуктивным элементом может быть установлен второй дополнительный диод (не показан). Это требуется, когда с целью уменьшения радиопомех преобразователь работает в режиме с прерывистым магнитным потоком. Однако, если индуктивный элемент имеет значительную паразитную емкость, возникающие на нем колебания могут периодически через конденсатор 5 вводить диод 7 в состояние проводимости (если отсутствует второй домент 1з, фиг. 6). При этом напряжение, прилагаемое к силовому ключу 1, несколько превышает напряжение питания Е » . При очередном открывании силового ключа 1 процессы повторяются, Работа преобразователей, выполненных по схемам фиг. 2 — 5, может несколько отличаться. Однако в любом преобразователе при замыкании силового ключа 1 конденсатор 5 резонансно разряжается (заряжается) на дроссел ь 8. Затем ток дросселя 8 через диод 7 производит заряд конденсатора 6. Демпфирующий конденсатор 5 через открытый диод 7 при этом оказывается подключенным к демпфируемому элементу преобразователя параллельно. Поэтому при размыкании силового ключа 1 скорость изменения напряжения на демпфируемом элементе ограничена скоростью заряда конденсатора 5.

20 Независимо от того, какой из элементов схемы преобразователя выбран в качестве демпфируемого (фиг. 1-5) при выключении силового ключа " на любом из элементов преобразователя уменьшается скорость изменения напряжения. Это способствует увеличению КПД и уменьшению амплитуды и частсты паразитных колебаний, Схема на фиг. 3 имеет три разновидности, соответст1700714 полнительный диод, а открывание ключа 1 в этот момент создает радиопомеху, установка второго дополнительного диода исключает открывание диода 7, а следовательно, помеху.

Формула изобретения

1. Импульсный источник электропитания, содержащий силовой ключ, индуктивный элемент и выпрямительный диод, образующие однотактный преобразователь напряжения, рекуперационную цепь, состоящую из накопительного конденсатора, дросселя и диода, соединенных в треугольник, и демпфирующего конденсатора, подключенного к точке соединения дросселя с диодом рекуперационной цепи, причем упомянутый демпфирующий элемент представляет собой силовой ключ, индуктивный элемент или выпрямительный диод преобразо вателя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, накопительный конденса5 тор подключен последовательно с демпфируемым элементом, шунтированным демпфирующим конденсатором.

2. Источник по и, 1, отличающийся

10 тем, что. с целью улучшения массогабаритных показателей, в него введен дополнительный диод, подключенный параллельно накопительному конденсатору.

3. Источник пои. 1, отл и ча ю шийся

15 тем, что в него введен второй дополнительный диод, подключенный последовательно индуктивному элементу преобразователя, 1700714

to 4 иг. б

Составитель С.Коняхин

Техред М.Моргентал Корректор Н,ревская

Редактор M.Áëàíàð

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

Заказ 4476 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1;3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5