Преобразователь напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (31)5 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4738469/07 (22) 18.09.89 (46) 07.10.92, Бюл. N 37 (75) А.Д.Артым (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1279028, кл, Н 02 М 3/335, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1277324, кл. Н 02 М 7/5395, 1986. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: вторичные источники электропитания. Сущность изобретения, преобразователь содержит высокочастотный трансформатор 1, два транзисторных

„„Я „„1767647 Al ключа 2, 3, два накопительных дросселя 4, 5, высокочастотный дроссель 6, два дополнительных дросселя 7, 8 конденсаторы 9, 10, диоды 11, 12, В момент включения источника питания Е и коллекторов транзисторов начинается заряд конденсаторов 9 и 10 через обмотки дросселей 4, 5, 7, 8, Одновременно заряжается конденсатор: 14, напряжением которого отпираются транзисторы 2 и 3, что обеспечивает самовозбуждение (запуск) преобразователя за счет положительной обратной связи. 2 з.п.ф. 4 ил.

1767647

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в электронной аппаратуре, Известен преобразователь напряжения, работающий в классе Е, в котором переключения активного прибора происходят при напряжениях на них, близких к нулю, благодаря чему достигается снижение уровня коммутационных потерь"в ЬЪтивном приборе 1

Недостатком устройств д4нного типа является относительно низкая йадежность, обусловленная действием вйсокого пикового напряжения на активном приборе, в несколько раз превышающего уровень напряжения источника питания.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является ключевой преобразователь постоянного напряжения, выполненный на основе параллельного резонансного инвертора с цепью защиты от перенапряжений (авт.св. СССР М 1277324, кл. Н 02 М 7/5395, 1986 г).

Он содержит резонансный контур, состоящий из параллельно соединенных высокочастотного дросселя и конденсатора, включенных между коллекторамидвухсиловых транзисторов, эмиттеры которых соединены с отрицательным выводом источника питания, положительный вывод которого через питающий основной дроссель соединен со средней точкой высокочастотного дросселя, дополнительный дроссель, присоединенный параллельно к основному дроссел ю одним Bbl водом через блокировочный конденсатор, а другим — через источник питания, причем точка соединения дополнительного дросселя с блокировочным конденсатором соединена с положительным выводом источника питания через .диод, включенный встречно по отношению к напряжению источника питания, B данном устройстве не достигается жесткого ограничения выбросов напряжения на транзисторе, вследствие чего понижается его надежность, возникает необходимость снижения питающего напряжения, что приводит к снижению мощности и КПД, обусловленному высоким уровнем напряжения, действующего на транзисторах (3, 14En) и тока, протекающего по элементам колебательного контура(в число раз, равное добротности нагруженного контура, превышающего ток, потребляемый от источника питания).

Целью изобретения является повышение КПД и мощности путем снижения амплитуды напряжения на транзисторах и токов в реактивных элементах, Изобретение поясняется фиг.1 — 4.

На фиг.1 приведена принципиальная схема изобретения.

Она содержит высокочастотный транс5 форматор 1, вторичная обмотка которого подключена ко входу выпрямительной цепи, к выходу которой присоединены параллельно фильтровой конденсатор и нагрузка, два электронный транзисторных ключа 2 и 3, 10 два накопительных дросселя 4 и 5, соединенных началами с положительным выводом источника питания, а концами с коллекторами соответствующих транзисторов 2, 3, и цепью, состоящей из параллельно

15 соединенных первичной обмотки трансформатора 1 и высокочастотного дросселя 6.

Устройство содержит также два дополнительных дросселя 7 и 8, начала которых присоединены к отрицательному выводу

20 источника питания, а концы — к первым выводам конденсаторов 9 и 10 и анодам ограничительных диодов 11 и 12, соответственно. При этом катоды диодов 11 и 12 подключены к положительному выводу

25 источника питания, а вторые выводы конденсаторов 9 и 10 подключены к коллекторам транзисторов 2 и 3, соответственно.

Изобретение работает следующим образом.

30 Транзисторы 2 и 3 (фиг.1) возбуждаются противофазно прямоугольными колебаниями, вследствие чего суммарный ток lo дросселей (фиг,1) поочередно замыкается через каждый из транзисторных ключей

35 (фиг.2,а,с,б). Максимальные напряжения на ключах 2, 3 (фиг.1) фиксируются на уровне удвоенного питающего при помощи цепей жесткого ограничения, включающих дополнительные дроссели 7, 8, конденсаторы 9, 40 10 и диоды 11, 12 (фиг,1). В результате этого, а также вследствие равенства вольтсекундных площадей S< и Sz на фиг.2,в,г (см,ниже) на транзисторах 2, 3 действуют напряжения прямоугольной формы с амплитудой 2Е

45 (фиг.2, в,г). Из-за наличия дросселей средние напряжения на коллекторах равны Еп, поэтому вольтсекундные площади S< и Sz на фиг.2в,г равны, Поскольку напряжение на транзисторе в открытом состоянии отлично

50 от нуля, положительные относительно уровня Е> полуволны колебаний несколько короче отрицательных. К высокочастотному дросселю 6 приложено напряжение, равное разности напряжений на ключах2, 3, Форма

55 этого напряжения приведена на фиг,2д, тока через дроссель — на фиг.2,е, Индуктивность дросселя 6 имеет такую величину, что за некоторый промежуток времени до выключения транзистора (At) она успевает накопить весь ток, подводимый к обмотке

1767647 трансформатора основными дросселями 4 или 5, Скорость изменения тока в этой индуктивности становится равной нулю, поэтому, начиная с момента достижения током в индуктивности значений + 1p/2 обраща- 5 ется в нуль и напряжение на обмотке трансформатора и транзистора, на который должен поступить отпирающий сигнал, В результате включение этого транзистора имеет место при нулевом напряжении 10 на нем (фиг.2 в,г).

Формы токов в обмотках трансформаторов и на выходе выпрямителя приведены на фиг,2 ж,з.

Таким образом, в изобретении реализо- 15 ван режим работы с прямоугольной формой колебаний на коллекторах транзисторов, амплитуда которых не превышает величины удвоенного напряжения питания.

Дроссели 4 и 5 (фиг.1) соединены парал- 20 лельно первичной обмотке трансформатора, поэтому эта обмотка, выполненная со средней точкой, может выполнять функции дросселей 4 и 5. Дроссели 7 и 8 по переменному напряжению соединены параллельно 25 дросселям 4 и 5, так как падениями переменных напряжений на конденсаторах 9 и

10 и на источнике питания Е можно пренеб- . речь, поэтому с целью улучшения массогабаритных показателей выходной 30 высокочастотный трансформатор, основные и дополнительные дроссели могут быть выполнены на общем магнитном сердечнике, согласно фиг.3.

С целью повышения надежности уст- 35 ройства путем автоматической установки режима коммутации транзисторов дополнительные дроссели могут быть подключены к отрицательному выводу источника питания через цепь, состоящую из параллельно сое- 40 диненных дополнительного конденсатора

14 и диода 13 анод которого соединен с отрицательным выводом источника питания, дополнительные дроссели выполнены с отводами, причем отвод от дросселя 7 45 первой цепи через первый токозадающий резистор 15 соединен с управляющим входом второго транзистора 3, а отвод от дросселя 8 второй цепи — с управляющим входом первого транзистора 2, согласно фиг.4, бла- 50 годаря чему обеспечивается положительная обратная связь в преобразователе.

В момент включения источника питания

Е, коллекторов транзисторов начинается заряд конденсаторов 9 и 10 через обмотки 55 дросселей 4, 5, 7, 8. Одновременно заряжается конденсатор 14, напряжением которого отпираются транзисторы 2 и 3, что обеспечивает самовозбуждение (запуск) преобразователя за счет положительной обратной связи.

Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения, содержащий два транзистора, коллекторы которых соединены между собой через высокочастотный дроссель, а эмиттеры подключены к отрицательному выводу источника питания, а также первую цепь, включающую в себя основной дроссель, соединенный одним своим выводом с положительным выводом источника питания, а вторым — через конденсатор с анодом диода и одним из выводов дополнительного дросселя, причем катод диода соединен с положительным выводом источника питания, а другой вывод дополнительного дросселя — с отрицательный вводом источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и мощности путем снижения амплитуды напряжения на транзисторах и токов в реактивных элементах, второй вывод основного дросселя первой цепи соединен с коллектором одного транзистора, введена вторая аналогичная цепь, второй вывод основного дросселя которой соединен с коллектором другого транзистора, а также введен выходной трансформатор, первичная обмотка которого включен параллельно высокочастотному дросселю, а к вторичной обмотке подключен вход выпрямителя, на выходе которого включены фильтровый конденсатор и цепь нагрузки, соединенные параллельно.

2. Преобразователь по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что выходной трансформатор, основные и дополнительные дроссели выполнены на общем магнитном сердечнике.

3. Преобразователь по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что дополнительные дроссели подключены к отрицательному выводу источника питания, через цепь, состоящую из параллельно соединенных дополнительного конденсатора и диода, анод которого присоединен к отрицательному выводу источника питания, дополнител ьн ые дроссели выполнены с отводами, причем отвод от дросселя первой цепи через первый токозадающий резистор соединен с управляющим входом второго транзистора, а отвод от дросселя второй цепи через второй токозадающий резистор — с управляющим входом первого транзистора.

1767647 с

1767647

Корректор M.Êåpåöìàê

Заказ 3556 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

; 7

Редактор Я.58р (-А

Г8 :ори ivpensao- ьию .)

1 г}рьющая е ц

Составитель А,Артым

Техред M,Ìoðãåíòàë