Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД и надежности преобразователя, В преобразователь введена демпферная цепочка , состоящая из последовательно соединенных дополнительных обмоток 17 и 18 и токоограничивающего элемента 19, конденсаторы 21 и 23 и диоды 20 и 22. Разгрузка коммутирующих транзисторов от коммутационных воздействий позволяет повысить надежность преобразователя, а передача энергии, запасенной демпферной цепочкой в нагрузку, повышает КПД. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ы 1758795 А2 (s))s Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР СИДНЩи ,с; .... . =- -1 .Ь7

- -.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1676029 (21) 4687205/07 (22) 10.05.89 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Винницкий завод радиотехнической аппаратуры (72) С.Д, Рудык, В.Е. Турчанинов, А.Ю. Воробьев и С.В. Корнеев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1676029, кл. Н 02 М 3/335,,1987, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания, Цель изобретения — повышение КПД и надежности преобразователя, В преобразователь введена демпферная цепочка, состоящая из последовательно соединенных дополнительных обмоток 17 и

18 и токоограничивающего элемента 19, конденсаторы 21 и 23 и диоды 20 и 22. Разгрузка коммутирующих транзисторов от коммутационных воздействий позволяет повысить надежность преобразователя, а передача энергии, запасенной демпферной цепочкой в нагрузку, повышает КПД. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

1758795

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

Цель изобретения — повышение КПД и надежности преобразователя, На фиг, 1 показана схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг, 2 — диаграммы токов и напряжений в основных цепях преобразователя; на фиг. 3 — совмещенная диаграмма тока и напряжения коммутирующего транзистора преобразователя.

Преобразователь (фиг, 1) содержит входные выводы 1, 2, первый и второй коммутирующие транзисторы 3, 4, силовой трансформатор 5, первый и второй ограничивающий диоды б, 7, выпрямительный диод 8, рекуперацианный диод 9, дроссель 10, конденсатор выходного фильтра 11. Дроссель 10 имеет обмотки 12, 13 и 14, Трансформатор 5 имеет обмотки 15, 16, Преобразователь также содержит цепь, состоящую из дополнительных обмоток 17, 18 и токоограничивающего элемента 19, диод 20, корректирующий конденсатор 21, диод 22, корректирующий конденсатор 23, Индуктивности рассеяния первой обмотки

12 дросселя 10, первичной обмотки 15 силового трансформатора 5 и дополнительных обмоток 17, 18 соответственно дросселя 10 и силового трансформатора 5 условно показаны на фиг. 1 в виде отдельных элементов

24, 25 и 26, 27 соответственно.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное по фиг. 1 работает следующим образом.

При подключении входных выводов 1, 2 преобразователя к источнику питания, когда коммутирующие транзисторы 3, 4 заперты, начинается процесс первичного заряда первого 21 и второго 23 корректирующих конденсаторов по цепи 1 — 21 — 20-24-12 — 25—

15 — 22 — 23 — 2. При этом корректирующие конденсаторы 21, 23 заряжаются до напряжения Епит/2.

Коммутирующие транзисторы 3, 4 работают синхронно. При подаче на базы коммутирующих транзисторов 3, 4 положительных импульсов напряжения начинает протекать ток в первичной цепи преобразователя (интервал времени t1 — t2 на фиг. 2), который замыкается по цепи 1 — 3 — 24 — 12—

25-15 — 4-2 — 1. При этом во вторичной обмотке 16 силового трансформатора 5 возникает импульс напряжения, открывающий выпрямительный диод 8, и энергия из первичной цепи преобразователя поступает на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку.

Контур протекания тока соответственно 163 — 13 — 11 — 16, На этом же этапе работы пре5

55 образователя ток в первой обмотке 12 дросселя 10 и в первичной обмотке 15 силового трансформатора 5 нарастает. Происходят накопление энергии в дросселе 10 и намагничивание сердечника силового трансформатора 5 s прямом направлении. При этом первый и второй ограничивающие диоды 6, 7 и рекуперационный диод 9 заперты.

Кроме того, в момент открывания коммутирующих транзисторов 3, 4, заряженные на предыдущем этапе до напряжения Епи /2 корректирующие конденсаторы 21, 23 начинают разряжаться по цепи 21 — 3 — 24-12-2515 — 4 — 23 — 18 — 27 — 29 — 19 — 21. В указанный контур тока разряда первого 21 и второго 23 корректирующих конденсаторов входят индуктивности рассеяния 24, 25 и 26, 27 первой 12 и первичной 15 обмоток дросселя 10, силового трансформатора 5 и дополнительных обмоток 17, 15 соответственно дросселя 10 и силового трансформатора 5. Это определяет уменьшение импульсной мощности, рассеиваемой в коммутирующих транзисторах 3, 4 в момент их включения (по сравнению со случаем применения известных RCD-цепочек).

Когда импульсы напряжения на базах коммутирующих транзисторов 3, 4 становятся равными нулю, коммутирующие транзисторы 3, 4 начинают закрываться (момент времени tg на фиг. 2). В этот же момент времени начинает закрываться выпрямительный диод 8.

Одновременно с этим начинается процесс заряда первого 21 и второго 23 корректирующих конденсаторов по цепи

1-21-20 — 24 — 12 — 25-15 — 22 — 24-2, Заряд корректирующих конденсаторов 21, 23 идет на интервале времени tz — тз на фиг, 2. Благодаря указанному процессу напряжения на коммутирующих транзисторах 3, 4 нарастают замедленно, что улучшает траектории их выключения и уменьшает импульсную мощность, рассеиваемую в коммутирующих транзисторах 3, 4, В момент времени t3 на фиг, 2 напряжения на коммутирующих транзисторах 3, 4 и корректирующих конденсаторах 21, 23 достигают значения Е«, Под действием суммарной ЭДС самоиндукции на первичной обмотке 15 силового трансформатора 5, на первой обмотке 12 дросселя 10 открываются первый и второй ограничивающие диоды 6, 7 и начинается процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силоеого трансформатора 5 и индуктивности дросселя 10. При этом на второй 14 и третьей 14 обмотках дросселя 10 возникают импульсы напряжения, открывающие реку1758795 перационный диод 9, и часть энергии, накопленной в индуктивности дросселя 10 на предыдущем этапе работы преобразователя, передается на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку. 5

Рекуперация энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансформатора 5, идет на интервале времени 1з — t4 (см. временные диаграммы на фиг, 2). При этом напряжение на первом и 10 втором коммутирующих транзисторах 3, 4 фиксируется»а уровне Ел т. В момент времени t4 указанный процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансформатора 5, 15 прекращается. Передача энергии, накопленной в индуктивности дросселя 10, на конденсатор фильтра 11 и нагрузку преобразователя продолжается до момента последующего открывания коммутирующих 20 транзисторов t5

В момент времени т5 вновь открываются первый и второй коммутирующие транзисторы 3, 4, При этом первый и второй корректирующие конденсаторы 21, 23, за- 25 ряженные до напряжения Епи, начинают разряжаться по цепи 21 — 3 — 24 — 12 — 25 — 15 — 4—

23 — 18 — 27 — 17 — 26 — 19 — 21, Благодаря наличию в данной цепи индуктивностей рассеяния 24, 25 и 26, 27 соответственно 30 первой 12 и первичной 15 обмоток дросселя

10 и силового трансформатора 5 и дополнительных обмоток 17, 18 соответственно дросселя 10 и силового трансформатора 5, уменьшена (по сравнению со случаем ис- 35 пользования известных RCD-цепочек) импульсная мощность, рассеиваемая в коммутирующих транзисторах 3, 4 в момент их включения.

На фиг. 3 представлена совмещенная 40 диаграмма тока 1з и напряжения 0з коммутирующего транзистора 3, поясняющая процессы при включении коммутирующего транзистора 3. Пунктиром на фиг, 3 представлена диаграмма тока 1з для случая ис- 45 пользования в прототипе известных

RCD-корректирующих цепочек.

В момент времени t5 рекуперационный диод 9 закрывается и все процессы повторяются.

В дросселе 10 совмещены функции преобразования напряжения по уровню. обеспечения гальванической развязки и фильтрации выходного напряжения преобразователя.

Изменением отношения числа витков второй 14 и третьей 13 обмоток дросселя 10 обеспечивается перераспределение функций преобразования энергии первичной сети между силовым трансформатором 5 и дросселем 10.

Условием безразрывности тока конденсатора 11 является равенство отношения числа витков между обмотками 12 и 14 отношению числа витков между обмотками 15 и

16, Число. витков обмотки 17 должно быть равно числу витков обмотки 12, а обмотки 18 — числу витков обмотки 15.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное по авт, св. М 1676029, отличающийся тем, что. с целью повышения КПД и надежности, в него введена цепочка, состоящая из последовательно соединенных дополнительной обмотки дросселя, дополнительной обмотки силового трансформатора и токоограничивающего элемента, один вывод которой связан через введенный первый диод с катодом первого ограничивающего диода, а через введенный первый корректирующий конденсатор — с первым входным выводом преобразователя, причем другой вывод введенной цепочки связан через введенный второй диод с анодом второго ограничивающего диода, а через введенный второй корректирующий конденсатор — с вторым входным выводом преобразователя.

2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве токоограничивающего элемента использован резистор.

1758795

Корр8КТор Н.Гунько

Редактор И.Касарда

Техред M.Moðãåíòàë

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3008 Тираж Подписное

ННИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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