Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное. Использование: источники питания с бестрансформаторным входом. Преобразователь содержит вторичную обмотку силового трансформатора 1, инвертора, выпрямитель на диодах 2, 3, подключенных к крайним выводам обмотки с отводами, между транзистором 4 и дросселем фильтра 6 включен дополнительный дроссель 5, а обмотка силового трансформатора инвертора снабжена отводами, к которым через выпрямительные диоды 10, 11 подключена точка соединения дополнительного дросселя с дросселем фильтра. 1 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное, и может быть использовано в качестве импульсного стабилизатора напряжения в источниках питания с бестрансформаторным входом.

Непосредственный преобразователь постоянного напряжения обычно содержит управляемый ключ, DLC-фильтр и модулятор (1).

Основными недостатками преобразователя являются низкий КПД и большие габариты и масса фильтра.

В качестве прототипа выбран преобразователь постоянного напряжения, содержащий вторичную обмотку силового трансформатора питающего инвертора, выпрямитель на диодах, подключенных к крайним выводам обмотки, последовательную цепь, состоящую из транзистора, дросселя и конденсатора фильтра, подключенную к выпрямителю, блокирующий диод, включенный между выводом нулевой точки обмотки и точкой соединения транзистора с дросселем, модулятор, обеспечивающий обратную связь с выхода преобразователя на вход транзистора (2).

Этот преобразователь позволяет получить заданную амплитуду пульсаций выходного напряжения при меньших габаритах и массе фильтра, а также несколько уменьшить динамические потери.

Однако недостатками преобразователя являются большие коммутационные перегрузки и потери, низкий КПД, узкий диапазон допустимых изменений питающего напряжения.

Цель изобретения - уменьшение коммутационных перегрузок и потерь, повышение КПД, расширение диапазона допустимых изменений питающего напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в непосредственном преобразователе постоянного напряжения, содержащем вторичную обмотку силового трансформатора питающего инвертора, выпрямитель на диодах, подключенных к крайним выводам обмотки, последовательную цепь, состоящую из транзистора, дросселя и конденсатора фильтра, подключенную к выпрямителю, блокирующий диод, включенный между выводом нулевой точки обмотки и точкой соединения транзистора с дросселем, модулятор, обеспечивающий обратную связь с выхода преобразователя на вход транзистора, между транзистором и дросселем фильтра включен дополнительный дроссель, обмотка снабжена отводами, к которым через выпрямительные диоды подключена точка соединения дополнительного дросселя с дросселем фильтра.

Проведенный анализ существенных признаков предложенного технического решения по источникам научно-технической и патентной информации показал, что данное предложение соответствует критерию "Существенные отличия".

На чертеже представлена принципиальная схема заявляемого преобразователя напряжения.

Преобразователь содержит вторичную обмотку 1 силового трансформатора питающего инвертора, выпрямитель на диодах 2,3, подключенных к крайним выводам обмотки, последовательную цепь, состоящую из транзистора 4, дросселя 5, дросселя фильтра 6 и конденсатора фильтра 7, подключенную к выпрямителю, блокирующий диод 8, модулятор 9. Обмотка 1 снабжена отводами, к которым через выпрямительные диоды 10,11 подключена точка соединения дросселя 5 с дросселем 6.

Рассмотрим работу преобразователя в установившемся режиме непрерывного тока дросселя. Пусть в исходном состоянии транзистор 4 закрыт. Ток дросселя 5 равен нулю, а ток дросселя фильтра 6 течет через диод 10 или 11 (в зависимости от полярности напряжения обмотки 1) и линейно спадает от максимального значения до минимального. Чуть раньше, чем ток дросселя 6 достигнет минимального значения, модулятор 9 открывает транзистор 4, который подключает дроссель 5 к выпрямителю на диодах 2,3. Ток дросселя 5 линейно нарастает от нуля до максимального значения. Когда ток дросселя 5 будет равен току через диод 10 или 11, начинается процесс рассасывания избыточного заряда по окончании которого, наступает процесс восстановления обратного сопротивления диода 10 или 11, сопровождающийся перераспределением тока дросселя 5 между диодом и дросселем фильтра 6. По окончании процесса восстановления ток дросселя 5 равен току дросселя фильтра 6. При достаточной величине индуктивности дросселя 5 процессы рассасывания и восстановления проходят на токах близких к минимальному значению тока дросселя фильтра 6, что обеспечивает практически полное устранение коммутационных перегрузок и максимальное уменьшение потерь.

По достижении током дросселя 6 максимального значения, модулятор 9 закрывает транзистор 4. В результате уменьшения тока дросселя 5 на нем возникает ЭДС самоиндукции, которая открывает блокирующий диод 8. При этом энергия, накопленная в дросселе 5, через емкость обмотки дросселя фильтра 6 уходит в емкость фильтра 7 и, затем в нагрузку преобразователя. Ток дросселя 5 спадает до нуля. Блокирующий диод 8 закрывается. Схема приходит в исходное состояние. Далее работа схемы повторяется.

Следует отметить, что для уменьшения пульсаций выходного напряжения точка соединения дополнительного дросселя с дросселем фильтра может быть шунтирована дополнительным конденсатором небольшой емкости.

В преобразователе практически устранены коммутационные перегрузки и максимально уменьшены потери, он имеет более чем на 15% лучший КПД и в 2,5 раза большую ширину диапазона допустимых изменений питающего напряжения. (56) Ромаш Э. М. , Драбович Ю. И. , Юрченко Н. Н. , Шевченко П. Н. "Высокочастотные транзисторные преобразователи", М. Радио и связь, 1988, с. 11, рис. 1.4.

2. Справочник под ред. Г. С. Найвельта "Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры, М. Радио и связь, 1985, стр. 341, рис. 8.26 г.

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий вторичную обмотку силового трансформатора, инвертор, выпрямитель на диодах, подключенных к крайним выводам вторичной обмотки, последовательную цепь, состоящую из транзистора, дросселя и конденсатора фильтра, подключенную к выпрямителю, блокирующий диод, включенный между выводом нулевой точки обмотки и точкой соединения транзистора с дросселем, модулятор, входом подключенный к выходным выводам преобразователя, а выходом - к управляющему входу транзистора, отличающийся тем, что введен дополнительный дроссель, включенный между транзистором и дросселем фильтра, каждая полуобмотка силового трансформатора инвертора снабжена отводами, к которым через выпрямительные диоды подключена точка соединения дополнительного дросселя с дросселем фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1