Способ преобразования постоянного напряжения в постоянное

 

Использование: вторичные источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство, реализующее способ преобразования постоянного напряжения в постоянное, содержит индуктивный элемент (1), ключевой элемент (2) и датчик тока (3), первичную обмотку токового трансформатора (4) блока (6) изменения волнового сопротивления резонансного контура (7), блок (6) состоит из последовательно соединенных конденсатора (8) и встречно-параллельно включенных диода (9) и транзисторного ключа (10), блока (15) обратной связи. 2 ил.

союз СОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1809514 А1 (5п5 Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) .;«.» j

1.- ««,«««(.«t, „ :;„НА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К РВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745975/07 (22) 04.10.89 (46) 15.04.93. Бюл. М 14 (71) Научно-исследовательский институт радиотехнической аппаратуры (72) А.Ю.Гончаров, Н.M.Èçìàéëîâ и

B.È. Гришин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1396219, кл, Н 02 M 3/335, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N 1288846, кл. Н 02 М 3/335, 1987, (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННЯЕ (57) Использование: вторичные источники пита ния радиоэлектронной ап паратуры.

Сущность изобретения; устройство. реализующее способ преобразования постоянного напряжения в постоянное, содержит индуктивный элемент(1), ключевой элемент (2) и датчик тока (3), первичную обмотку токового трансформатора {4) блока (6) изменения волнового сопротивления резонансного контура (7), блок (6) состоит из последовательно соединенных конденсатора {8) и встречно-параллельно включенных диода (9) и транзисторного ключа {10), блока (15) обратной связи. 2 ил.

16095 И

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано ва вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. .Целью изобретения является увеличе- 5 ние КПД и снижение импульсных помех путем уменьшения. динамических потерь энергии в ключевом элементе, Увеличение КПД и снижение импульсных помех достигается за счет отпирания 10 ключевого элемента в момент достижения напряжения на конденсаторе и индуктив.ном элементе резонансного контура значений напряжений при открытом ключевом элементе, что уменьшает динамические по- 15 тери энергии в ключевом элементе.

На фиг, 1 представлен пример устройств,реализующих способ преобразования постоянного напряжения в постоянное; на фиг. 2 представлены эпюры токов и на- 20 пряжений, поясняющие предлагаемый способ.

На чертежах приняты следующие обозначения: ключевой элемент 1, индуктивный элемент 2 с первичной 3 и вторичной 4 об- 25 мотками, датчик тока 5, резонансный контур

6, конденсатор 7 резонансного контура 6, блок 8 изме1 ения волнового сопротивления резонансного контура 6 из конденсатора 9; транзисторного ключа 10 и диода 11, выпря- 30 мительный диод 12 и нагрузка 13, Рассмотрим процессы при реализации способа.

В момент времени t1(фиг, 2 a,б) отпирают ключевой элемент 1. При этом напряже- 35 ние на нем и ток через него равны нулю.

После отпирания ключевого элемента 1 через первичную обмотку 3 индуктивного элемента 2, ключевой элемент 1 и датчик тока 5 начинает протекать нарастающий ток 40 (фиг. 2,б). В этот момент конденсатор 7 заряжен до напряжения U1, определяемого структурой и параметрами конкретного устройства, конденсатор 9 разряжен (фиг. 2,в),а .на транзисторном ключе 10 действует нап 45 ряжение U> — (фиг.2г). 4

Wa

В момент времени tz при достижении тока через датчик тока 5 порогового значения ключевой элемент 1 запирается и начи- 50 нается перезаряд конденсатора 7 и изменение полярности на обмотках индуктивного элемента 2 (фиг. 2,а), В момент времени тз открывается диод 11 (фиг. 2,r) и начинается заряд конденсатора 9. В момент 55 времени t4 открываешься выпрямительный диод 12 и накопленная в индуктивном элементе 2 энергия отдается в нагрузку 13. Во еремя (интервал времени tg - t4, фиг, 2) отда L1 на p2 = — резонансС7

С Р1 = ного контура 6. При этом величина емкости конденсатора 7 определяется из требований на устройство и из-за конечного времени рассасывания и спада ключевого элемента 1, а величина емкости конденсатора 9 определяется из условия дополнительной энергии, необходимой.для перезаряда конденсатора 7 да напряжения, равнога напряжению во время открытого состояния ключевого элемента 1 при полном разряде конденсатора 9 и минимальном каэффици1 — 2 1 т п енте заполнения y: Cg = Св

W)

/min

Энергия магнитного поля индуктивного элемента 2, полученная ат конденсаторов 7 и 9 при их разряде, передается на интервале времени tz - tg в конденсатор 7, заряжая его до напряжения, равного напряжению при открытом ключевом элементе 1, В конце переходного процесса в момент времени т7 так в контуре достигает нулевого значения (фиг. 2,б), а конденсатор

7 заряжен да напряжения, позволяющего открыть ключевой элемент при нулевом напряжении, Далее все процессы повторяю,— ся.

Помимо описанного приема. изменение волнового сопротивления резонансного .0 чи накопленной в индуктивном элементе 2 энергии в нагрузку 13 конденсаторы 7 и 9 резонансного контура 6 заряжены да напряжений, определяемых структурой и параметрами конкретного устройства и имеют

С О энергию соответственно - и

С7 U) W3

2 2

Кроме того, транзисторный ключ 10 открыт (фиг. 2,г). В момент. времени tg после полной отдачи в нагрузку 13 энергии из индуктивнаго элемента 2 выпрямительный диод 12 закрывается и в резонансном контуре 6 начинается свободный калебательный процесс (фиг. 2,а), определяемый параметрами элементов резонансного контура 6: индуктивностью обмоток индуктивного элемента

2 и величинами емкостей конденсаторов 7 и

9. В интервал времени t6 — ts суммарная энергия конденсаторов 7 и 9 передается в магнитное поле индуктивнага элемента 2. В момент времени tg транзисторный ключ 10 запирается, отключая конденсатор 9 ат резонансного контура б, изменяя (в данном случае увеличивая) волновое сопротивление

1809514 контура можно производить подключением элементов к резонансному контуру 7, переключением элементов резонансного контура 7 из последовательного соединения в параллельное и наоборот эа счет нелинейных свойств элементов резонансного контура 7.

Таким образом, в предлагаемом способе в отличие от базового объекта, в качестве которого выбран прототип, за счет управления моментом изменения волнового сопротивления резонансного контура обеспечивается отпирание ключевого элемента в момент достижения на основном конденсаторе резонансного контура при переходном процессе напряжения, равного напряжению при открытом ключевом элементе,и тока в резонансном контуре, равного нулю. Это означает, что в момент отпирания ключевого элемента при любом коэффициенте заполнения отсутствует бросок тока, обусловленный зарядом основного конденсатора резонансного контура при включении ключевого элемента при коэффициентах заполнения у< 0,5. Вследствие этого в устройстве, реализующем способ, по сравнению с прототипом значительно снижены импульсные помехи, обусловленные бросками тока при отпирании ключевого элемента, а влияние параэитной межвитко вой емкости первичной обмотки индуктивного элемента и подключенного параллельно ей конденсатора на величину потерь при отпирании, а также сами потери от бросков тока близки к нулю. Кроме того, управляя схемой изменения волнового сопротивления резонансного контура, можно снизить импульсные помехи и при запирании ключевого элемента.

На предприятии-заявителе изготовлен макет устройства, реализующий предла ае5 мый способ, и проведены испытания, которые подтвердили достижение положительного эффекта и показали целесообразность использования предлагаемого способа при разработке аппаратуры.

10 выпускаемой предприятием.

Формула изобретения

Способ преобразования постоянного напряжения в постоянное. заключающийся в том, что формируют отпирающее напряже15 ние на ключевом элементе, накапливают энергию в индуктивном элементе резонансного контура при открытом ключевом элементе, сравнивают ток через ключевой элемент с пороговым значением и по дости20 жении им порогового значения формируют запирающее смещение ключевого элемента, передают накопленную в индуктивном элементе энергию в цепь нагрузки и формируют отпирающее напряжение ключевого

25 элемента в момент достижения током резонансного контура при переходном процессе нулевого значения, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и снижения импульсных помех путем уменьшения дина30 мических потерь энергии в ключевом элементе, изменяют волновое сопротивление резонансного контура так, чтобы в конце переходного процесса перед отпиранием ключевого элемента напряжение на индук35 тивном элементе достигло значения, равного значению на нем при открытом кл„ючевом элементе.

Редактор Т.Иванова

Составитель Й.Измайлов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор П.Гереши

Заказ 1290 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, 10;