Прямоходовой конвертор

Предлагаемое изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться во вторичных источниках питания. Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности прямоходового конвертора за счет упрощения блока управления. Технический результат достигается тем, что в прямоходовой конвертор, содержащий первый (2) электронный ключ с входом управления, подключенный между первым (1₁) входным выводом прямоходового конвертора и первым выводом первичной обмотки (8₁) первого трансформатора (8), между вторым выводом которой и вторым (1₂) входным выводом прямоходового конвертора подключен второй (12) электронный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу блока (11) управления, точка соединения второго (12) электронного ключа со вторым выводом первичной обмотки (8₁) первого (8) трансформатора подключена через прямо включенный первый (4) диод к первому (1₁) входному выводу прямоходового конвертора, второй (12) входной вывод которого подключен через прямо включенный второй (13) диод к точке соединения первого (2) электронного ключа и первого вывода первичной обмотки (8₁) первого (8) трансформатора, первый и второй выводы вторичной обмотки (8₂) которого через выпрямитель (9) и LC-фильтр (10) подключены соответственно к первому (14₁) и второму (14₂) выходным выводам прямоходового конвертора, введены второй (7) трансформатор, первый (5), второй (6) и третий (3) резисторы. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться во вторичных источниках питания.

Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий подключенные параллельно входным выводам конденсатор и цепь, состоящую из последовательно соединенных первого электронного ключа, первичной обмотки трансформатора, второго электронного ключа и измерительного сопротивления, точка соединения выхода второго электронного ключа и первичной обмотки трансформатора подключена через прямо включенный первый диод к первому входному выводу преобразователя, ко второму входному выводу которого подключен через встречно включенный второй диод в точке соединения первого электронного ключа и первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель, LC-фильтр и датчик тока подключена к выходным выводам преобразователя, а также блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго электронных ключей, причем первый вход блока управления подключен к точке соединения вывода измерительного сопротивления и входа второго электронного ключа, второй вход его подключен к выходу LC-фильтра, третий и четвертый входы его подключены соответственно к входу и выходу датчика тока /см. п. WO №2004015850, МКИ 6 Н02М 3/335, 2004/.

Недостатком преобразователя является недостаточная надежность, обусловленная сложностью блока управления, в качестве которого использован цифровой процессор.

Известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий подключенные параллельно входным выводам преобразователя первый конденсатор и цепь, состоящую из последовательно соединенных первого электронного ключа, первичной обмотки трансформатора, первого дросселя, второго электронного ключа и измерительного сопротивления, первый диод, подключенный в прямом направлении между входом второго электронного ключа и входом первого электронного ключа, второй диод, подключенный в прямом направлении между выходом второго электронного ключа и выходом первого электронного ключа и второй дроссель, первый вывод которого подключен к точке соединения первого входного вывода и первого электронного ключа, второй вывод его через третий и четвертый диоды, включенные во встречном направлении, подключен к точке соединения второго электронного ключа и первого дросселя, при этом точка соединения третьего и четвертого диодов подключена через второй конденсатор к точке соединения первого электронного ключа и первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и LC-фильтр подключена к выходным выводам преобразователя, а также блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго электронных ключей, первый и второй входы его подключены соответственно к первому и второму выходным выводам преобразователя, третий вход блока управления подключен к измерительному сопротивлению /см. п. RU №2075153, МКИ 6 Н02М 3/335, 1992/.

Недостатком преобразователя является недостаточная надежность, обусловленная сложностью блока управления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является прямоходовой конвертор, содержащий подключенные параллельно входным выводам конденсатор и цепь, состоящую из последовательно соединенных первого электронного ключа, первичной обмотки трансформатора и второго электронного ключа, вход которого через прямо включенный первый диод подключен к точке соединения первичной обмотки трансформатора и входа первого электронного ключа, выход которого через встречно включенный второй диод подключен к точке соединения выхода второго электронного ключа и первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и LC-фильтр подключена к выходным выводам конвертора, а также блок управления, состоящий из источника питания, узла сдвига уровня, и первого и второго формирователей запускающих импульсов, причем выход источника питания через последовательно соединенные узел сдвига уровня и первого формирователя запускающих импульсов подключен к управляющему входу первого электронного ключа и через второй формирователь запускающих импульсов - к управляющему входу второго электронного ключа /см. Youhao Xi, Robert Bell "Operation and benefits of twoswitch forward/flyback power converter topologies", труды конференции «Embedded Power Conference», сентябрь 2008 г., (San Jose), Ca/.

Недостатком прямоходового конвертора является недостаточная надежность, обусловленная сложностью блока управления.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности прямоходового конвертора за счет упрощения блока управления.

Технический результат достигается тем, что в прямоходовой конвертор, содержащий первый электронный ключ с входом управления, подключенный между первым входным выводом прямоходового конвертора и первым выводом первичной обмотки первого трансформатора, между вторым выводом которой и вторым входным выводом прямоходового конвертора подключен второй электронный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, точка соединения второго электронного ключа со вторым выводом первичной обмотки первого трансформатора подключена через прямо включенный первый диод к первому входному выводу прямоходового конвертора, второй входной вывод которого подключен через прямо включенный второй диод к точке соединения первого электронного ключа и первого вывода первичной обмотки первого трансформатора, первый и второй выводы вторичной обмотки которого через выпрямитель и LC-фильтр подключены соответственно к первому и второму выходным выводам прямоходового конвертора, введены второй трансформатор, первый, второй и третий резисторы, причем первичная обмотка второго трансформатора подключена параллельно первичной обмотке первого трансформатора, первый вывод вторичной обмотки его подключен через первый резистор к управляющему входу первого электронного ключа, который подключен через второй резистор ко второму выводу вторичной обмотки второго трансформатора, к точке соединения первого электронного ключа и первого вывода первичной обмотки первого трансформатора, к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к первому входному выводу прямоходового конвертора.

Анализ известных технических решений из научно-технической и патентной литературы позволяет сделать вывод, что на настоящее время неизвестно техническое решение, содержащее совокупность существенных признаков, что и в предложенном решении.

Из п. WO №124349, Н02М 3/335, 2002 г. известно подключение входа управления первого ключа через резистор к выходу второго электронного ключа. Использование совокупности отличительных существенных признаков предложенного технического решения, позволяющих решать такую же задачу с тем же техническим результатом в этой области техники на данный момент не выявлено, что позволяет сделать вывод о наличии существенных отличий у предложенного технического решения.

На чертеже приведена схема прямоходового конвертора.

Прямоходовой конвертор содержит подключенную между первым 1₁ и вторым 1₂ входными выводами конвертора цепь из последовательно соединенных первого 2 электронного ключа, первичной обмотки 8₁ первого 8 трансформатора, параллельно которой подключена первичная обмотка 7₁ второго 7 трансформатора и второго 12 электронного ключа, управляющий вход первого 2 электронного ключа подключен через первый 5 резистор к первому выводу вторичной 7₂ обмотки второго 7 трансформатора, второй вывод которой подключен через второй 6 резистор к управляющему входу первого 2 электронного ключа, через третий 3 резистор - к первому 1₁ входному выводу и к точке соединения первого 2 электронного ключа и первого вывода первичной обмотки 8₁ первого 8 трансформатора, первый 4 диод, подключенный в прямом направлении между точкой соединения второго 12 электронного ключа со вторым выводом первичной обмотки 8₁ первого 8 трансформатора и первым входным выводом конвертора, второй диод 13, подключенный в прямом направлении между вторым 1₂ входным выводом конвертора и точкой соединения первого 2 электронного ключа с первым выводом первичной обмотки 8₁ первого 8 трансформатора, а также вторичную обмотку 8₂ первого 8 трансформатора, первый и второй выводы которой через выпрямитель 9 и LC-фильтр 10 подключены соответственно к первому и второму выходным выводам 14₁-14₂ прямоходового конвертора, и блок 11 управления, выход которого подключен к управляющему входу второго 12 электронного ключа.

Первый 2 и второй 12 электронные ключи могут быть выполнены на полевых транзисторах, в качестве блока 11 управления может быть использован широтно-импульсный модулятор, выпрямитель 9 выполнен на диодах.

Прямоходовой преобразователь работает следующим образом.

При подаче на управляющий вход второго 12 электронного ключа от блока 11 управления открывающего импульса второй 12 электронный ключ открывается. Во время открытого состояния ключа 12 через третий 3 резистор, первичные обмотки первого 8 и второго 7 трансформаторов и второй 12 электронный ключ протекает небольшой ток, т.к. третий 3 резистор выбран с достаточно большим сопротивлением. На вторичной обмотке 7₂ второго трансформатора наводится напряжение, которое через делитель, образованный первым 5 и вторым 6 резисторами, подается на управляющий вход первого 2 электронного ключа и открывает его. Во время открытого состояния ключей 2 и 12 на вторичной обмотке 8₂ первого 8 трансформатора появляется напряжение, которое через выпрямитель 9, индуктивность LC-фильтра 10 поступает на выходные выводы 14₁-14₂ и в нагрузку.

При поступлении от блока 11 управления на управляющий вход второго 12 электронного ключа запирающего импульса последний закрывается, ток в первичных обмотках 8₁, 7₁ первого 8 и второго 7 трансформаторов прекращается. Во вторичной обмотке 7₂ второго трансформатора 7 напряжение отсутствует и первый 2 электронный ключ закрывается. Энергия, накопленная в конденсаторе LC-фильтра 10, передается через выпрямитель 9 на выходные выводы 14₁-14₂ и в нагрузку.

Далее процесс повторяется.

Введение второго трансформатора и резисторов, обеспечивающих безопасный режим работы прямоходового конвертора позволило упростить блок управления электронными ключами, что повысило надежность конвертора.

Прямоходовой конвертор, содержащий первый электронный ключ с входом управления, подключенный между первым входным выводом прямоходового конвертора и первым выводом первичной обмотки первого трансформатора, между вторым выводом которой и вторым входным выводом прямоходового конвертора подключен второй электронный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, точка соединения второго электронного ключа со вторым выводом первичной обмотки первого трансформатора подключена через прямо включенный первый диод к первому входному выводу прямоходового конвертора, второй входной вывод которого подключен через прямо включенный второй диод к точке соединения первого электронного ключа и первого вывода первичной обмотки первого трансформатора, первый и второй выводы вторичной обмотки которого через выпрямитель и LC-фильтр подключены соответственно к первому и второму выходным выводам прямоходового конвертора, отличающийся тем, что введены второй трансформатор, первый, второй и третий резисторы, причем первичная обмотка второго трансформатора подключена параллельно первичной обмотке первого трансформатора, первый вывод вторичной обмотки его подключен через первый резистор к управляющему входу первого электронного ключа, который подключен через второй резистор ко второму выводу вторичной обмотки второго трансформатора, к точке соединения первого электронного ключа и первого вывода первичной обмотки первого трансформатора, к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к первому входному выводу прямоходового конвертора.