Преобразователь напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания и преобразовательной технике. Техническим результатом является упрощение, снижение динамических потерь, повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей. Результат достигается тем, что в преобразователь напряжения введены два делителя напряжения, каждый из которых состоит из двух последовательно включенных резисторов, а также вторая, идентичная и одинаково направленная с первой, первичная обмотка трансформатора, которая входом подключена к силовому входу второго электронного ключа, а выходом - к выходу первой первичной обмотки силового трансформатора, выводу накопительного конденсатора и первому крайнему выводу второго делителя напряжения, который средним выводом соединен с выходом второй цепи обратной связи и управляющим входом второго электронного ключа, вторым крайним выводом - с силовым выходом второго электронного ключа, вторым выводом накопительного конденсатора и минусом источника питания, при этом первый делитель напряжения первым крайним выводом подключен к плюсу источника постоянного напряжения и силовому входу первого электронного ключа, средним выводом - к выходу первой цепи обратной связи и управляющему входу первого электронного ключа, вторым крайним выводом - к входу первой цепи обратной связи, выходу первого электронного ключа и входу первой первичной обмотки трансформатора. Это позволило получить технический результат - осуществлять коммутацию электронных ключей при нулевом значении напряжения и тока, исключить возможность возникновения сквозных токов и сквозного пробоя электронных ключей, снизить динамические потери, значительно упростить схему, повысить надежность и улучшить массогабаритные показатели при стабильном запуске и работе преобразователя напряжения в широком диапазоне напряжений питания. Таким образом предложенное изобретения дает высокий технический и экономический эффект в широком спектре изделий. 2 ил.

 

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

Известен несимметричный полумостовой преобразователь напряжения с внешним управлением, содержащий схему стабилизации выходного напряжения, трансформатор, два последовательно включенных электронных ключа, точка подключения которых соединена через первичную обмотку трансформатора с накопительным конденсатором (патент РФ №2293430, опубл. 10.02.2007 г.). Недостатком известного изобретения является возможность появления сквозных токов в последовательно включенных электронных ключах, что сопровождается повышением динамических потерь и повышением вероятности сквозного пробоя электронных ключей. Недостатком является и сложность из за необходимости во внешнем устройстве управления электронными ключами.

Известен преобразователь напряжения, применяемый в качестве электронного балласта серийно выпускаемых энергосберегающих люминесцентных ламп, содержащий схему возбуждения, выполненную на основе трансформатора насыщения, два последовательно включенных электронных ключа, точка подключения которых соединена через дроссель, первичную обмотку трансформатора и люминесцентную лампу с накопительным конденсатором (модель: 2U9W-E2727, производитель: АmТор Expor lne, USA). Недостатком известного устройства является возможность появления сквозных токов в последовательно включенных электронных ключах, что сопровождается повышением динамических потерь и повышением вероятности сквозного пробоя электронных ключей. Недостатком является и сложность устройства из за наличия специальной схемы возбуждения автоколебаний.

Наиболее близким по технической сущности заявленному изобретению является стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий схему стабилизации напряжения, два последовательно включенных электронных ключа, средняя точка которых соединена через первичную обмотку силового трансформатора с накопительным конденсатором, схему возбуждения, выполненную на основе задающего трансформатора, на котором размещены две обмотки обратной связи и первичная обмотка, подключенная к средней точке соединения электронных ключей с одной стороны и к развязывающему конденсатору с другой (патент РФ №2309520, опубл. 27.10.2007 г.). Недостатком известного изобретения является возможность появления сквозных токов в последовательно включенных электронных ключах, что сопровождается повышением динамических потерь и повышением вероятности сквозного пробоя электронных ключей. Недостатком является и сложность из за наличия специальной схемы возбуждения автоколебаний.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение, снижение динамических потерь и повышение надежности.

Вышеуказанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий источник питания, ненасыщающийся трансформатор с первичной, вторичной и двумя обмотками обратной связи, каждая из которых включена последовательно с конденсатором и образует цепь обратной связи, накопительный конденсатор и два электронных ключа, первый из которых входом подключен к плюсу источника питания, управляющим входом - к выходу первой цепи обратной связи, а выходом - к входу первой цепи обратной связи и через первичную обмотку трансформатора и накопительный конденсатор - к минусу источника питания, входу второй цепи обратной связи и выходу второго электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второй цепи обратной связи, введены два делителя напряжения, каждый из которых содержит два последовательно включенных резистора, а также вводится вторая, идентичная и одинаково направленная с первой, первичная обмотка трансформатора, которая входом подключена к входу второго электронного ключа, а выходом - к выходу первой первичной обмотки трансформатора, выводу накопительного конденсатора и первому крайнему выводу второго делителя напряжения, который средним выводом соединен с выходом второй цепи обратной связи и управляющим входом второго электронного ключа, выход которого подключен к второму крайнему выводу второго делителя напряжения, второму выводу накопительного конденсатора и минусу источника питания, при этом первый делитель напряжения первым крайним выводом подключен к плюсу источника питания и входу первого электронного ключа, средним выводом - к выходу первой цепи обратной связи и управляющему входу первого электронного ключа, а вторым крайним выводом - к входу первой цепи обратной связи, выходу первого электронного ключа и входу первой первичной обмотки трансформатора.

Техническим результатом изобретения является упрощение, снижение динамических потерь и повышение надежности.

Сущность изобретения заключается в расщеплении первичной обмотки трансформатора на две идентичных и одинаково направленных, а также в создании положительного напряжения смещения на управляющих входах электронных ключей, которое подается через делители напряжения с плюса источника питания на управляющий вход первого электронного ключа и с накопительного конденсатора - на управляющий вход второго электронного ключа. Все это обеспечивает последующее открытие одного из электронных ключей при полном закрытии другого и при нулевом значении напряжения и тока, тем самым полностью исключается возможность появления сквозных токов и сквозного пробоя электронных ключей, а также возникновение динамических потерь.

Сущность изобретения поясняется схемой Фиг.1 и диаграммой напряжений Фиг.2.

Преобразователь напряжения содержащий источник 1 питания, два электронных ключа 2, 3, трансформатор 4, на котором размещены две обмотки 4, 5 обратной связи, вторичная обмотка 6 и две первичные обмотки 7, 8, выходы которых соединены между собой, с резистором 9 и накопительным конденсатором 10, при этом вход первичной обмотки 8 подключен ко входу электронного ключа 3, а вход первичной обмотки 7 - к выходу электронного ключа 2, резистору 11 и через обмотку 4 обратной связи и конденсатор 12 к второму выводу резистора 11, выводу резистора 13 и управляющему входу электронного ключа 2, вход которого соединен с вторым выводом резистора 13 и плюсом источника 1 питания, минус которого подключен к второму выводу накопительного конденсатора 10, выходу электронного ключа 3 и выводу обмотки 5 обратной связи, которая вторым выводом соединена через конденсатор 15 с вторым выводом резистора 9, вторым выводом резистора 14 и управляющим входом электронного ключа 3.

Предлагаемый преобразователь напряжения работает следующим образом. В момент включения накопительный конденсатор 10 разряжен, на втором делителе напряжения (резисторы 9 и 14) напряжение отсутствует, отсутствует и положительное напряжение смещения на управляющем входе электронного ключа 3, электронный ключ 3 закрыт. Одновременно через первичную обмотку 7 и накопительный конденсатор 10 на первый делитель напряжения (резисторы 13 и 11) воздействует напряжение питания и на управляющий вход электронного ключа 2 поступает напряжение положительного смещения, электронный ключ 2 приоткрывается, в первичной обмотке 7 ненасыщающегося трансформатора появляется ток заряда накопительного конденсатора 10, который наводит на первичной обмотке 8 и обмотке 5 обратной связи отрицательное (-), а на обмотке 4 положительное (+) напряжение. В результате воздействия указанных напряжений электронный ключ 2 полностью открывается, а электронный ключ 3 удерживается в закрытом состоянии. Накопительный конденсатор 10 заряжается и по мере его заряда снижается уровень положительного смещения на управляющем входе электронного ключа 2, снижается ток первичной обмотки 7, на первичной обмотке 8 и обмотке 5 обратной связи снижается отрицательное, а на обмотке 4 обратной связи положительное напряжение, повышается уровень положительного смещения на управляющем входе электронного ключа 3. Указанные изменения приводят к закрытию электронного ключа 2, положительное напряжение смещения приоткрывает электронный ключ 3, в первичной обмотке 8 возникает ток разряда накопительного конденсатора 10, на первичной обмотке 7 не насыщающегося трансформатора и на обмотках 4, 5 обратной связи наводится напряжение, под воздействием которого полностью открывается электронный ключ 3 и удерживается в закрытом состоянии электронный ключ 2, накопительный конденсатор 10 разряжается. Далее процесс повторяется, циклически наводя на вторичной обмотке 6 переменное напряжение (Uн.).

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет осуществлять коммутацию электронных ключей при нулевом значении напряжения и тока, исключить возможность возникновения сквозных токов, сквозного пробоя и динамических потерь в электронных ключах, повысить надежность, значительно упростить схему и улучшить массогабаритные показатели. Вышеуказанное позволяет использовать предложенное изобретение в широком спектре изделий, включая электронные балласты для питания люминесцентных ламп, с использованием известных способов подключения и стабилизированных вторичных источников питания, с включением известных схем стабилизации.

Преобразователь напряжения, содержащий источник питания, не насыщающийся трансформатор с первичной, вторичной и двумя обмотками обратной связи, каждая из которых, включенная последовательно с конденсатором, образует цепь обратной связи, накопительный конденсатор и два электронных ключа, первый из которых входом подключен к плюсу источника питания, управляющим входом - к выходу первой цепи обратной связи, а силовым выходом - к входу первой цепи обратной связи и через первичную обмотку трансформатора и накопительный конденсатор - к минусу источника питания, входу второй цепи обратной связи и силовому выходу второго электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второй цепи обратной связи, отличающийся тем, что в него введены два делителя напряжения, каждый из которых состоит из двух последовательно включенных резисторов, а также вторая, идентичная и одинаково направленная с первой первичная обмотка трансформатора, которая входом подключена к силовому входу второго электронного ключа, а выходом - к выходу первой первичной обмотки трансформатора, выводу накопительного конденсатора и первому крайнему выводу второго делителя напряжения, средний вывод которого соединен с выходом второй цепи обратной связи и управляющим входом второго электронного ключа, вторым крайним выводом - с выходом второго электронного ключа, вторым выводом накопительного конденсатора и минусом источника питания, при этом первый делитель напряжения первым крайним выводом подключен к плюсу источника питания и силовому входу первого электронного ключа, средним выводом - к выходу первой цепи обратной связи и управляющему входу первого электронного ключа, вторым крайним выводом - к входу первой цепи обратной связи, выходу первого электронного ключа и входу первой первичной обмотки трансформатора.