Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД. В преобразователь введена цепь, состоящая из последовательно соединенных дополнительных обмоток 17 и 18 силового трансформатора 5 и дросселя 10, и дополнительный диод 19. Улучшение массогабаритных показателей достигается через уменьшение геометрических размеров силового трансформатора за счет расширения диапазона изменения индукции в его сердечнике, а повышение КПД - за счет уменьшения активного сопротивления обмоток силового трансформатора, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,20 (61) 1676029 (21) 4643555/07 (22) 30.01.89 (46) 30.08,92. Бюл. ¹ 32 (71) Винницкий завод радиотехнической аппаратуры (72) С.Д. Рудык, В.Н. Турчанинов, А.Ю. Воробьев и С.В, Корнеев (56) Авторское свидетельство СССР № 1676029, кл. H 02 М 3/335, 1987, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано. Ы2„„1758794 А2 в источниках вторичного электропитания, Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД. В преобразователь введена цепь, состоящая из последовательно соединенных дополнительных обмоток 17 и 18 силового трансформатора 5 и дросселя 10, и дополнительный диод 19. Улучшение массогабаритных показателей достигается через уменьшение геометрических размеров силового трансформатора за счет расширения диапазона изменения индукции в его сердечнике, а повышение КПД вЂ” за счет уменьшения активного сопротивления обмоток силового трансформатора, 2 з,п. ф-лы, 3 ил.

1758794 тра 23.

25

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей преобразователя и повышение КПД.

На фиг, 1 показана принципиальная схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг, 2 — пример ее использования; на фиг. 3 — диаграммы токов и напряжений в основных цепях преобразователя, где индексы соответствуют элементам схемы.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит входные выводы 1, 2, первый и второй коммутирующие транзисторы 3, 4, силовой трансформатор 5., первый и второй ограничивающий диады 6, 7, выпрямительный диод 8, рекуперационный диод 9, трехобмоточный драссель 10, конденсатор выходного фильтра 11. Один вывод первой обмотки 12 дросселя 10 соединен с катодом первого ограничивающего диода 6 и через первый коммутирующий транзистор 3 соединен с первым входным выводом 1 и катодом второго ограничивающего диода 7, Другой вывод первой обмотки

12 дросселя 10 соединен с первым выводом первичной обмотки 13 силового трансформатора 5. Второй вывод первичной обмотки

13 силового трансформатора 5 соединен с анодом второго ограничиваю цего диода 7 и через второй коммутирующий транзистор 4 соединен с вторым вхаднь.м выводом 2 и анодом первого ограничивающего диода 6, Один вывод второй обмотки 14 дросселя 10 соединен с кагодам рекуперационнаго диода 9. Другой вывод второй обмотки 14 дросселя 10 соединен с одним выводом третьсй обмотки 15 дросселя 10 и. через выпрямительный диод 8 — с первым выводом вторичной обмотки 16 силового трансформатора 5, Второй вывод втоаичной обмотки 16 силового трансформатора 5 соединен с анодом рекуперационного диода 9 и одним выводом конденсатора выходного фильтра 11. Другой вывод конденсатора в-- ходнаго фильтра 11 соединен с другим вь.водом третьей обмотки 15 дросселя 10.

Дополнительные обмотки 17 и » силового трансформатора 5 и дроссел -. 1(соединены последовательно qpyr с другам и образуют цепочку, выводы которой подключены к выводам введенного диода 19. В цепь соединения выводов дополнительно введенной цепочки и введенного диода 19 может быть включен введенный токаограничивающий элемент 20 (показан пунктиром). В качестве токоограничивающего элемента 20 может быть использован реэистор, Для уменьшения мощности, выделяемой в токоограничивающем элементе 20, последний может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и дросселя, Кроме того, энергия, затрачиваемая в токоограничивающем элементе, может использоваться во вспомогательных узлах преобразователя. Пример испольэования части этой энергии для формирования сигнала запуска устройства ограничения зарядного тока входного фильтра преобразователя показан на фиг. 2. В варианте по фиг, 2 преобразователь, кроме элементов, показанных на фиг, 1, содержит входной выпрямитель 21, входной фильтр 22 и устройство ограничения зарядного тока входного фильПреобразователь постоянного напря>кения в постоянное (фиг, 1) работает следующим образом.

Коммутирующие транзисторы 3, 4 работают синхронно. При подаче на базы коммутирующи; транзисторов 3, 4 положительных импульсов напряжения начинает протекать ток в первичной цепи преобразователя (интервал времени t» — t2 на фиг, 3), который замыкается по цепи 1 — 3 — 12-13 — 4 — 2 — 1. При этом во вторичной обмотке 16 силового трансформатора 5 возникает импульс напряжения, открывающий выпрямительный диод 8 (фиг. 3), и энергия из первичной це и преобразователя поступает на конденсатор выходного фильтра 11 . нагрузку. Кон:-ур протекания тока соответственно 16 †8 †1511--16, На этом же этапе раба ы преобразователя ток в первой обмотке 12 дросселя !0 и в первичной обмотке 13 силового трансформатора 5 нарастает. Происходит накспление энергии в драсселе 10 и намагничивание сердечника силового трансфорл атара в прямом направлении, При этом первый и второй ограничивающие диоды 6, 7, рекуперацианный диод 9 и введенный диод 19 заперты.

Когда импульсы напряжения на базах коммутирующих транзисторов 3, 4 становятся равными нулю, коммутирующие транзисторы 3, 4 закрываются (мамент времени

tz»a фи;, 3,, В этот же момент времени закрывается выпрямительный диод 8, Под действием ЭДС самоиндукции, воэникающей на первичной обмотке 13 силового трансформатора 5, и ЭДС самаиндукции. возникающей на первой обмотке 12 дросселя 10, открывается первый и второй ограничивающие диоды 6, 7 и начинается процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансфор,атара 5 и индуктивности дросселя 10, При этом на второй 14 и тр :- -eA 15 обмотках

1758794 дросселя 10 возникают импульсы напряжения, открывающие рекуперационный диод

9, и часть энергии, накопленной в индуктивности дросселя 10 на предыдущем этапе работы преобразователя, передается на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку. Контур протекания тока соответственно 15 — 11 — 9 — 14 — 15.

Рекуперация энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансформатора 5, идет на интервале времени t2 — tg (см. временные диаграммы на фиг, 3). При этом напряжение на первом и втором коммутирующих транзисторах 3, 4 фиксируется на уровне U, где 0л — напряжение источника питания преобразователя.

В момент времени тз указанный процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансформатора 5, прекращается.

На интервале времени тз — t4 продолжается передача энергии, накопленной в индуктивности дросселя 10 на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку преобразователя, Контур протекания тока соответственно 15 — 11 — 9 — 14 — 15, На интервале времени t2 — t4 ток во второй 14 и в третьей

15 обмотках дросселя 10 падает.

Одновременно с описанными процессами на интервале времени t2 — t4 за счет

ЭДС самоиндукции на дополнительной обмотке 18 дросселя 10 начинает протекать ток по цепи 18 — 17 — 19 — 18. При этом происходит намагничивание сердечника силового трансформатора 5 в обратном направлении путем протекания намагничивающего тока по его дополнительной обмотке 17. Введенный токоограничивающий элемент 20 ограничивает ток коммутирующих транзисторов

3, 4 при насыщении сердечника силового трансформатора 5 в обратном направлении, Кроме того, он позволяет выбирать диапазон размаха индукции в сердечнике силового трансформатора, соответствующий максимальной величине его магнитной проницаемости, за счет чего могут быть уменьшены ток и потери в коммутирующих транзисторах.

В момент времени t4 вновь открывается первый и второй коммутирующие транзисторы 3. 4. Рекуперационный диод 9 и введенный диод 19 закрываются, все процессы

5 повторяются.

Работа преобразователя по фиг. 2 аналогична описанной, Отличительной особенностью данного преобразователя является то, что энергия, рассеиваемая в токоограни10 чивающем элементе 20, здесь используется для формирования сигнала запуска устройства ограничения зарядного тока преобразователя, В дросселе 10 совмещены функции пре15 образования напряжения по уровню, обеспечения гальванической развязки и фильтрации выходного напряжения преобразователя.

Изменением отношения числа витков

20 второй 14 и третьей 15 обмоток дросселя 10 обеспечивается перераспределение функций преобразования энергии первичной сети между силовым трансформатором 5 и дросселем 10, 25 Условием безразрывности тока конденсатора 11 является равенство отношения числа витков между обмотками 12 и 14 отношению числа витков между обмотками 13 и 16, Формула изобретения

30 1. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное по авт. св. (Ф 1б7б029, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения КПД, в него дополнительно вве35 дены цепь, состоящая из последовательно соединенных дополнительных обмоток силового трансформатора и дросселя и дополнительный диод, выводы которого связаны с выводами указанной цепи.

40 2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что выводы введенной цепи подключены непосредственно к выводам дополнительного диода.

3. Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ю45 шийся тем, что выводы введенной цепи подключены к выводам дополнительного диода через токоограничивающий элемент.

1758794 гп

Заказ 3008 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", ". Ужгород, ул,Гагарина, 101 иг,,5

Редактор И,Касарда

Техред M,Моргентал Корректор Н.Гунько