Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Испэльзование: преобразовательная техника. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор 3, коммутирующий транзистор 2, дроссель 6, выпрямительные диоды 9 и 12, зарядный и разрядный диоды 11 и 10 и выходной и накопительный конденсаторы 13 и 14, дроссель снабжен второй обмоткой 8, включенной последовательно с первичной обмоткой 4 трансформатора , и изменены функциональные связи, за счет чего обеспечивается непрерывность магнитного потока трансформатора 3 при расширенном диапазоне регулирования выходного напряжения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)з Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4781201/07 (22) 10.01.90 (46) 07.05.92. Бюл. hh 17 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения и Центральное научно производственное обьединение "Ленинец" (72) В.В.Лукашев, В.Д.Марков и В.Ф.Осипов (53) 621.314.57(088.8) (56) Моин В,С, Стабилизированные транзисторные преобразователи. — М.: Энергоатомиздат, 1986, с.135, рис.4.10ã.

Авторское свидетельство СССР

t4 892613, кл, Н 02 М 3/335, 1981.,, SU, 1732416A1 (54) ОДНОТАКТН ЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ6

ПОС ГОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: преобразовательная техника. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор 3, коммутирующий транзистор 2, дроссель 6, выпрямительные диоды 9 и 12, зарядный и разрядный диоды 11 и 10 и выходной и накопительный конденсаторы 13 и 14, дроссель снабжен второй обмоткой 8, включенной последовательно с первичной обмоткой 4 трансформатора, и изменены функциональные связи, за счет чего обеспечивается непрерывность магнитного потока трансформатора 3 при расширенном диапазоне регулирования выходного напряжения. 2 ил.

1732416

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве стабилизированного источника питания электрарадиоаппаратуры и Вычислительной техники.

Известен однотактный преобразова тель постоянного напряжения, содержащий источник питания, в цепь которого включены последовательно первичная обмотка согласующего трансформатора и кОммутир"/ющий транзистор с блоком уп

Равления, начало и конец вторичной обмотки согласу ощего трансформатора через

ПервыЙ и Второй Выпрямительные диады соответственно соединены с первым выводом дросселя, ВТОрой Вывод которого соединен с положительной ОбкладKOA BblxopIIOI 0 KOHденсатора и положительным выводом выхода преобразователя, отрицательный Вывод которого соединен В свою очередь с отводом вторичной обмотки согласующего трансформатора и отрицательной обкладкой выходного конденсатора. Существен н ыми недостатками такого преобразователя явля отся сущсствование сверхтока при включении коммутирующего транзистора и Вызванных им помех при непрерывном магнитном потоке дросселя изза инерционности Выпрямительных диодов на этапе их запирания, а также значительные габариты дросселя и выходного конденсатора, что Обусловлено необходимостью сглаживать прямоугольные импульсы спадающего до нуля Выпрямленного напряжения. Магнитный поток сглаживающего трансформатора имеет прерывистый характер, что приводит к Возникновени о паразитных высокочастотных колебаний, которые попада отна Выход преобразователя. Наиболее близким па технической сущности к изобретению явллетсл однотактный преобразователь постоя ннога напряжения, содержащий коммутирующий TpBH3MOTOp с блоком управления, согласующиЙ трансформатор, дроссель, два Выпрямительных диода, зарядный и разрядный диоды. выходной и накопительный конденсаторы, а также источник питания, первый Вывод которого подкгночен к первому Выводу первичной обмотки согласующего трансформатора, а второй Вывод — к первому силовому Выводу коммутирующего транзистора, аноды Выпрямительных диодов падкл ачены к концам Вторичной обмотки

col flacyIomeI o трансформатора, средняя тачка которого подкл очена к первому выходномуу выводу преобразователя, соединенному через ВыхОдной конденсатор с вторым Выходным Выводом, а через накопигде п1 и п2 — отношение числа витков секции вторичной обмотки к числу витков первичIIo обмотки трансформатора, соответственна соединенных с вторым и первым выпрямительными диодами, т.е. диапазон регулирования выходного напряжения, определяемый максимально возможной величиной у, ограничен. Действительно, при больших значениях у накопительный конденсатор заряжается до напряжения, не позволяющего Открыться втОрОму выпрямительному диоду и, тем самым, исключается передача энергии от источника пи50 тания через первичную обмотку согласующего трансформатора в интервале открытого состояния коммутирующего транзистора, Трансформатор на этом интервале не работает, иэ-за чего резко возрастают токи через все элементы схемы и пульсации выходного напряжения, Целью изобретения является снижение уровня генерируемых радиопомех и расшиРение функциональных воэможностей пу5

30 тельный конденсатор и разрядный дйод подключенному к катоду первого выпрямительного диода, анод которого через зарядный диод подключен к аноду разрядного диода, а управляющий переход коммутирующего транзистора подключен к выходу блока управления, Схема преобразователя позволяет снизить коммутационные потери, создав непрерывный магнитный поток согласующего трансформатора за счет связи его вторичной обмотки через первый выпрямительный диод с дросселем. T.е, при непрерывном токе через дроссель будет непрерывный и ток (и, следовательно, магнитный поток) через трансформатор. За счет напряжения на на кап ител ьном конденсаторе вы прямленное напряжение не спадает до нуля и поэтому возможно уменьшить габариты дросселя и выходного конденсатора, Но преобразователь имеет такой существенный недостаток, как наличие радиопомех, обусловленных сверхтоком через коммутирующий транзистор при его включении в течение времени рассасывания зарядов В базе выпрямительного диода. Кроме того, преобразователь имеет узкий диапазон регулирования выходного напряжения, так как режим рабаты с непрерывным магнитным потоком согласующего трансформатора сохраняется только при скважности уПРавляющих импульсов у, не превосходяLLI,eÉ п1 п1+ п2.1 732416 тем расширения диапазона регулирования второй обмотки 8 дросселя 6. Сверхток при выходного напряжения. включении коммутирующего транзистора 2 -а фиг. 1 приведена принципиальная невозникаетиз-за наличия вегоцепидросНа схема преобразователя, на фиг. 2 — времен- селя 6(его второй обмотки 8) согласно закоП ные диаграммы, поясняющие его работу. 5 ну коммутации о непрерывности тока чере реобразователь содер>кит источник 1 индуктивность. В этом интервале происхоз питания, коммутирующий транзистор 2, со- дит передача энергии от источника 1 питагласующий трансформатор 3 с первичной 4 ния через согласующий трансформатор 3 и вторичной 5 обмотками, дроссель 6 с пер- (напряжение на первичной 4 и на секции вой 7 и второй 8 обмотками, первый выпря- 10 вторичной обмотки 5 согласующего транс- мительный диод 9, разрядный диод 10, форматора 3 имеют полярность, показанзарядныйдиод11, второй выпрямительный ную на эпюре в) и через открытый второй диод 12, выходной конденсатор 13, накопи- выпрямительный диод 12 на выход преобрательный конденсатор 14 и блок 15 управле- зователя. Все остальные диоды заперты.

15 Действительно, зарядный диод 11 находитВыход блока 15 управления соединен с ся под отрицательным напряжением накоуправляющим переходом коммутирующего пительного конденсатора 14 и секции транзистора 2, первый силовой вывод кото- вторичной обмотки 5, первый выпрямительрого соединен с вторым выводом источника ный диод 9 — под напряжением выходного

1 питания, первый вывод которого соединен 20 конденсатора 13, первой обмотки 7 дроссес первым выводом первичной обмотки 4 со- ля 6 и секции вторичной обмотки 5 согласугласующего трансформатора 3, Аноды вы- ющеготрансформатораЗ,а разрядныйдиод прямительных диодов 9 и 12 подключены к 10 заперт разностью напряжений на выходконцам вторичной обмотки 5 согласующего ном 13 и накопительном 14 конденсаторах трансформатора 3, средняя точка которого 25 и отрицательным напряжением первой обподключена к первому выходному выходу мотки 7 дросселя 6. В этом же интерв р образователя, который через выходной происходит и накопление энергии в магнитконденсатор 13 соединен с вторым выход- ном поле дросселя 6 за счет роста его тока ным выводом. а через накопительный кон- (эпюра а) под действием поло>кительного денсатор t4 и разрядный диод 10 30 напряжения (эпюра б). После запирания подключен к катоду первого выпрямитель- коммутирующеготранзистора 2в интервале ного диода 9. Анод диода 9 через зарядный (1- y)T за счет ЭДС самоиндукции происходиод 11 подключен к аноду разрядного дио- дит изменение полярности на а 10. К и напряжении на да . роме того, дроссель 6 имеет вторую обмоткахсогласующеготрансформатора Зи обмотку8, подключеннуюмежду вторым вы- 35 дросселя 6 (эпюры в и г), Энергия, запасенводом первичной обмотки 4 трансформато- ная в магнитных полях трансформатора 3 и ра 3 и вторым силовым вывоДом дросселя 6 из-за прерывания цепи протекакоммутирующего транзистора 2. Обмотки 4 ния тока по первичной обмотке 4 и второй и, а также 5 и 7 соединены согласно. Като- обмотке Ь соответственно. тственно. переходит на ды первого 9 и второго 12 выпрямительных 40 вторичную сторону и по обмоткам 5 трансдиодов подключены соответственно через форматора 3 и 7 дросселя 6 начинает протепервую обмотку 7 дросселя 6 и непосредст- кать ток. Разность токов между обмотками венно к второму выходному выводу преоб- воспринимает на себя накопительный конрззователя, денсатор 14. Среднее значение этих токов, Преобразователь работает следующим 45 равное выходному току преобразователя, о разом. протекает через первый выпрямительнь;-й

В интервале длительности у Т, где y — диод 9, а ток заряда и разряда накопительскважность импульсов управления, выраба- ного конденсатора 14 протекает ссответсттываемых блоком 15 управления; Т вЂ” дли- венно через зарядный 11 и разрядный 10 тельность периода коммутации, 50 диоды (эпюры д, е, ж и з). Ток через секцию коммутирующий транзистор 2 открыт. Ток вторичной обмотки 5трансформатора 3 происточника 1 питания протекает через пер- текает навстречу напряжению накопительвичную обмотку 4 согласующего трансфор- ного конденсатора 14, а ток первой обмотки матора 3, вторую обмотку 8 дросселя 6 и 7 дросселя спадает под действием разности транзистор 2 (эпюра а на фиг. 2). Начальное 55 напряжений на выходе преобразователя(на значение этого тока равно значению тока в выходном конденсаторе 13) и на накопиконце предыдущего интервала в первой об- тельном конденсаторе 14. Тем самым энермотке7дросселя 6с учетом коэффициента гия, запасенная в магнитных полях трансформации пз, равного отношению чис- согласующеготрансформатора 3 и дросселя ла витков первой обмотки 7 к числу витков 6 в предыдущем интервале, передается на выход преобразователя, Исходя иэ того, что среднее за период напряжение U«на трансформаторе 3 и дросселе 6 в стационарном режиме должно быть равно нулю, можно получить связь выходного напряжения

UH с напряжением Un на источнике 1 питания и коэффициентом заполнения управляющих импульсов у

Он " Опрз

1+у(— — — -1) пз п2

П1 П1 где п1, п2 и пз c00T88TcTBGHH0 отношение числа BNTKQB секции вторичной GGMQTKM 5, связанной с вторым выпрямительным диодом 12, к числу витков первичной обмотки 4 согласующего трансформатора 3, числа витков другой секции вторичной обмотки 4 к числу витков первичной обмотки 4 согласующего трансформатора 3, числа витков первой обмотки 7 к числу витков второй обмотки 8 дросселя 6, Если сравнить с аналогичным соотношением для известного устройства

Он-У Un(n1+ п2}. то понятно, что предлагаемое устройство позволяет реализовать более широкий спектр регулировочных характеристик с большим диапазоном регулирования выходного напряжения. И. наконец, поскольку в интервале (1- y)T ток протекает одновременно и по вторичной обмотке 5 трансформатора 3 и первой обмотке 7 дросселя 6, то,,обеспечивая непрерывность магнитного потока дросселя 6, поддерживается и непрерывный магнитный поток согласующего трансформатора 3, тем самым снижается уровень радиопомех.

Таким образом, в преобразователе существенно снижены помехи за счет устранения сверхтока при включении коММутирующего транзистора 2 и создания режима непрерывного магнитного потока трансформатора 3 при расширенном диапазоне регулирования выходного напряжения.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий коммутирующий транзистор с блоком управления, 10 согласующий трансформатор, дроссель, два выпрямительных диода, зарядный и разрядный диоды, выходной и накопительный конденсаторы, первый входной вывод подключен к первому выводу первичной оо15 мотки согласующего трансформатора, а второй входной вывод. — к первому силовому выводу коммутирующего транзистора, аноды выпрямительных диодов подключены к концам вторичной обмотки согласующего

20 трансформатора, средняя точка которого подключена к первому выходному выводу преобразователя, соединенному через выходной конденсатор с вторым выходным выводом, а через накопительный конденсатор

25 и разрядный диод — с катодом первого выпрямительного диода, анод которого через зарядный диод подключен к аноду разрядного диода, а управляющий переход коммутирующего транзистора подключен к выходу

30 блока управления, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью снижения уровня генерируемых радиопомех и расширения функциональных возможностей путем расширения диапазона регулирования выходного напря35 жения, дроссель снабжен второй обмоткой, подключенной между вторым выводом первичной обмотки согласующего трансформатора и вторым силовым выводом коммутирующего транзистора, причем ка40 тод первого выпрямительного диода через первую обмотку дросселя, а катод второго выпрямительного диода непосредственно подключены к второму выходному выводу, 1732416

Составитель В.Осипов

Техред M,Mîðãåíòàë

Редактор Г.Гербер

Корректор Т.Малец

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

Заказ 1587 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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