Конвертер постоянного тока



Конвертер постоянного тока
Конвертер постоянного тока
Конвертер постоянного тока
Конвертер постоянного тока

 


Владельцы патента RU 2490777:

Грошев Владимир Яковлевич (RU)

Изобретение относится к устройствам преобразования электрической энергии и предназначено для использования в качестве вторичного источника питания электронных устройств или зарядного устройства. Технический результат заключается в увеличении КПД выпрямительной секции конвертера постоянного тока при упрощении ее структуры, особенно в трансформаторном варианте. Для этого заявленное устройство содержит индуктивный импульсный коммутатор, вторичную обмотку трансформатора, выпрямительный ключ, конденсатор фильтра, компаратор, драйвер, дополнительный диод, цепь передачи переменной составляющей напряжения пульсаций емкостного или трансформаторного типа, а также устройство восстановления постоянной составляющей, содержащее конденсатор и ключевой транзистор, введены дополнительно диод, включенный параллельно выпрямительному ключу в направлении, соответствующем протеканию через него части выпрямленного тока, цепь передачи переменной составляющей напряжения пульсаций, включенная между емкостью фильтра и одним из входов компаратора, второй вход которого подключен к общей шине, при этом конденсатор фильтра выполнен в виде последовательного соединения конденсатора и низкоомного резистора. 2 з.п. ф-лы.

 

Заявляемый конвертер относится к устройствам преобразования электрической энергии и предназначен для использования в качестве вторичного источника питания электронных устройств или зарядного устройства.

Известны аналогичные устройства - см., например, рис.22.2 и 22.7 в [1], техническую документацию на интегральные микросхемы типа МАХ1795, ML4854 [2, 3] и т.д.

В первом упомянутом источнике представлены бестрансформаторный (рис. 22.2) и трансформаторный (рис. 22.7) конвертеры напряжения, в качестве выпрямляющего элемента в которых используется полупроводниковый диод. Поскольку работа диодного выпрямителя не нуждается в управлении и не зависит от сопротивления нагрузки, характер работы такого выпрямителя является неуправляемым. К достоинствам этих устройств можно отнести их исключительную простоту и надежность, а к недостаткам - недопустимо большую рассеиваемую мощность на выпрямительном элементе, что не только существенно снижает КПД конвертера, особенно при малых выходных напряжениях и больших выходных токах, но и увеличивает нагрев всего устройства.

Для устранения этих недостатков в интегральных конвертерах типа МАХ1795, ML4854 и других подобных устройствах используются синхронные выпрямители. Принцип работы таких выпрямителей основан на использовании управляемых ключей, которые за счет соответствующих логических цепей замыкаются синхронно с размыканием силового ключа преобразовательной секции конвертера, а размыкаются при смене полярности напряжения на выпрямительном ключе. Смена полярности определяется компаратором, один из входов которого соединен с входом, а второй - с выходом выпрямительного ключа.

Использование синхронного выпрямления позволяет в несколько раз уменьшить прямое падение на замкнутом ключе по сравнению с выпрямительными диодами. В результате существенно улучшается КПД преобразователя и уменьшается нагрев его элементов.

Однако преобразователи напряжения с синхронным выпрямлением слишком сложны для выполнения на дискретных элементах. Особенно затруднительной является реализация компаратора, определяющего полярность напряжения на выпрямительном ключе, поскольку это устройство при частоте преобразования, например всего в 50 кГц, уже должно иметь полосу усиления на полной мощности в несколько мегагерц при чувствительности в единицы милливольт и очень высокой точности по постоянному току, причем в условиях больших дифференциальных сигналов. Поэтому именно этим устройством определяется один из основных недостатков синхронного выпрямления - напряжение на выпрямительном ключе нельзя сделать сколь угодно малым, поскольку чем меньше падение напряжения на ключе, тем хуже условия работы компаратора, а следовательно преимущества, обеспечиваемые синхронным выпрямителем, в том числе КПД, в определенной степени ограничены. Кроме этого, синхронное выпрямление сложно реализовать при отсутствии гальванической связи между преобразовательной и выпрямительной секциями конвертера, т.е. в трансформаторных конвертерах, поскольку для создания таких устройств необходимо обеспечить как минимум одну скоростную линию передачи сигналов между секциями с трансформаторной или оптронной развязкой для замыкания выпрямительного ключа. При отсутствии же такой линии из-за задержки между размыканием ключа в преобразовательной секции конвертера и замыканием выпрямительного ключа на индуктивности нагрузки возникал бы высоковольтный импульс напряжения, способный вывести из строя элементы конвертера.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является конвертер постоянного тока типа ML4854 [3].

Это устройство содержит индуктивный импульсный коммутатор, выход которого соединен непосредственно с входом выпрямительного ключа, подключенного выходом к незаземленному выводу конденсатора фильтра, а также компаратор, выход которого через драйвер соединен с входом управления выпрямительного ключа.

Входы компаратора подключены к входу и выходу выпрямительного ключа.

Этому устройству присущи все недостатки, характерные для конвертеров с синхронным выпрямлением.

Задачей настоящего изобретения является увеличение КПД выпрямительной секции конвертера постоянного тока при упрощении ее структуры, особенно в трансформаторном варианте.

С этой целью, в конвертер постоянного тока, содержащий индуктивный импульсный коммутатор, выход которого соединен непосредственно или через трансформатор с входом выпрямительного ключа, подключенного выходом непосредственно или через вторичную обмотку трансформатора к незаземленному выводу конденсатора фильтра, а также компаратор, выход которого через драйвер соединен с входом управления выпрямительного ключа, введены дополнительно диод, включенный параллельно выпрямительному ключу в направлении, соответствующем протеканию через него части выпрямленного тока, цепь передачи переменной составляющей напряжения пульсаций, включенная между входом емкостного фильтра и одним из входов компаратора, второй вход которого подключен к общей шине, при этом конденсатор фильтра выполнен в виде последовательного соединения конденсатора и низкоомного резистора.

С целью дополнительного увеличения КПД выпрямительной секции конвертера постоянного тока в него введено дополнительно устройство восстановления постоянной составляющей, вход управления которого подключен к входу выпрямительного ключа, а коммутирующий элемент этого устройства включен между входами компаратора и через конденсатор подключен к выходу цепи передачи напряжения пульсаций.

Компаратор выполнен в виде транзисторного усилительного каскада с согласованной цепью смещения, выполненной на транзисторе с соединенными между собой коллектором и базой, причем эмиттеры обоих транзисторов являются входами компаратора.

Несколько различных вариантов практической реализации заявляемого устройства представлены на фиг.1-3, причем на фиг.1, 2 приведены упрощенные схемы конвертеров без устройства восстановления постоянной составляющей, а на фиг.3 - полная упрощенная схема устройства.

Конвертер содержит индуктивный импульсный коммутатор 1, вторичную обмотку 2 трансформатора, выпрямительный ключ 3, конденсатор фильтра 4, компаратор 5, драйвер 6, дополнительный диод 7, цепь передачи переменной составляющей напряжения пульсаций 8 емкостного или трансформаторного типа, а также устройство восстановления постоянной составляющей 9, содержащее конденсатор 10 и ключевой транзистор 11.

Варианты конвертера, представленные на фиг.1-3, работают следующим образом.

С момента начала работы индуктивного импульсного коммутатора 1 выпрямительная секция конвертера представляет собой обычный неуправляемый диодный выпрямитель, в котором задействованы диод 7 и конденсатор фильтра 4, а на фиг.2, 3 - дополнительно к этому первичная обмотка трансформатора цепи передачи переменной составляющей напряжения пульсаций 8, выполняющая функции сглаживающего дросселя, и выходной конденсатор. Другие элементы пассивны, так как им просто не хватает напряжения питания.

По мере увеличения выходного напряжения конвертера начинают включаться остальные элементы выпрямительной секции. При этом на выходе компаратора 5 устанавливается напряжение приблизительно 0,7 B, что обеспечивается как использованием пары согласованных транзисторов, так и точным равенством резисторов, соединяющих их с положительной шиной питания. В устройстве, показанном на фиг.1, сопротивления эмиттерных резисторов также устанавливаются равными и во много раз меньшими (в 100-200 раз) по сравнению с коллекторными резисторами.

В качестве драйвера 6 используется стандартный драйвер для управления МОП транзисторами с пороговым напряжением переключения примерно 1,2 B. Вследствие того, что начальное напряжение на выходе компаратора меньше этого уровня, при отсутствии внешних сигналов между входами компаратора 5 на выходе драйвера 6 поддерживается высокий потенциал в конвертере, изображенном на фиг.1, и низкий в конвертерах, представленных на фиг.2, 3. Соответственно выпрямительный ключ 3 во всех вариантах конвертера разомкнут.

Несмотря на то, что сигнал во всех устройствах подается на эмиттер усилительного транзистора компаратора 5, цепь передачи напряжения пульсаций 8 и источник сигнала - конденсатор фильтра 4 - имеют настолько низкое сопротивление по сравнению с выходным сопротивлением компаратора 5, что в предлагаемом включении коэффициент его усиления может достигать 100 при достаточно широкой полосе усиления на полной мощности, что определяется особенностями используемой структуры компаратора 5.

Если на выходе конвертера нагрузка отсутствует, то при широтно-импульсной модуляции пульсаций выходного напряжения нет, и все элементы выпрямителя за исключением диода 7 и элементов фильтра остаются пассивными. Более того, это состояние сохраняется и при подключении относительно высокоомных нагрузок к выходу конвертера, поскольку амплитуда возникающих пульсаций на конденсаторе фильтра 4 оказываются недостаточными для превышения выходным напряжением компаратора 5 порогового напряжения драйвера 6. Однако в таких условиях на диоде 7 выделяется настолько малая мощность, что в его шунтировании ключем 3 нет никакой необходимости.

При увеличении выходного тока пульсации возрастают, вследствие чего начинает открываться ключ 3, замыкая через себя большую часть входного тока импульсного коммутатора 1. Однако если в качестве конденсатора фильтра 4 использовать идеальный конденсатор, то заявляемое устройство не смогло бы функционировать, поскольку пульсации имели бы параболическую форму, а для правильного функционирования заявляемого устройства необходима форма пульсаций, повторяющая форму выходного тока импульсного коммутатора 1, т.е. треугольная. Такую форму пульсаций можно получить при использовании электролитических конденсаторов, величина активного сопротивления потерь которых вполне соответствует обеспечению правильного функционирования заявляемого устройства без дополнительных элементов. Иными словами, оговоренное в формуле соединение конденсатора и низкоомного резистора является эквивалентной схемой замещения электролитического конденсатора. При использовании пленочных или керамических конденсаторов может потребоваться дополнительный внешний резистор, однако такие конденсаторы в качестве элементов основного фильтра в достаточно мощных конвертерах практически не используются.

Вследствие треугольной формы пульсаций с крутым передним фронтом выпрямительный ключ 3 включается почти без задержки, шунтируя диод 7 на все время, пока ток через выпрямитель имеет значительную величину. В результате мощность, выделяемая на диоде 7, значительно снижается, общий КПД увеличивается, причем в отличие от синхронных выпрямителей заявляемые устройства могут иметь сколь угодно малое падение на выпрямительном ключе 3 без ухудшения характеристик выпрямления.

Однако напряжение пульсаций имеет однополярный характер, а цепь передачи напряжения пульсаций 8 выполнена таким образом, что постоянная составляющая сигнала теряется. Такая особенность является существенной для упрощения структуры заявляемого устройства, т.к. из-за этого появляется возможность исключить громоздкие схемы передачи постоянного уровня и выполнить компаратор 5 исключительно простым. Однако вследствие этого выпрямительный ключ 3 замкнут не все время, пока существует напряжение пульсации, а в течение меньшего времени, которое к тому же зависит от скважности выходного напряжения импульсного коммутатора 1. В результате в конвертерах, представленных на фиг.1, 2, через диод 7 всегда протекает некоторая часть выпрямленного тока. Однако как показали испытания, выигрыш в рассеиваемой на выпрямительном элементе мощности все равно оказывается существенным с учетом того, что при треугольной форме выходного тока импульсного коммутатора 1 уменьшается не только среднее значение тока через диод 7, но и существенно уменьшается время протекания этого тока, т.е. увеличивается скважность. Поэтому при величине выпрямленного тока примерно до 10 A при использовании в качестве выпрямительного ключа 3 транзисторов в корпусе SO8 (например, типа IRF7822) вполне возможно использовать варианты заявленного устройства, представленные на фиг.1, 2, вследствие их простоты и достаточно высокой эффективности. Диаграммы, поясняющие процесс выпрямления в заявляемом конвертере, представлены на фиг.4. Из диаграмм видно, что моменты включения выпрямительного ключа 3 в заявляемом устройстве из-за неизбежных задержек управления никогда не совпадают с моментами коммутации в импульсном коммутаторе 1. Кроме этого, наличие самого управления зависит от величины нагрузки. Этим заявляемый конвертер принципиально отличается от прототипа. Следовательно, в заявляемом конвертере осуществляется не синхронное, а управляемое выпрямление.

При увеличении выпрямляемого тока мощность, выделяемая на диоде 7, может оказаться слишком большой по сравнению с потерями мощности на замкнутом выпрямительном ключе 3. В таком случае целесообразно использовать вариант заявляемого устройства, показанный на фиг.3. Этот вариант содержит устройство восстановления постоянной составляющей 9, осуществляющее привязку напряжения на входе компаратора 5 к нулю каждый раз, когда напряжение на вторичной обмотке 2 имеет полярность, соответствующую непроводящему состоянию выпрямителя. При этом текущее напряжение в цепи передачи переменной составляющей напряжения пульсаций 8 при отсутствии пульсации запоминается конденсатором 10 и впоследствии суммируется с напряжением на входе компаратора 5. В результате обеспечивается наиболее высокий КПД выпрямительной секции конвертера, поскольку выпрямительный ключ 3 замкнут практически все время, пока конденсатор фильтра 4 заряжается с выходной обмотки 2. При этом диод 7 включается только при работе с высокоомными нагрузками и для зарядки конденсатора фильтра 4 в пусковом режиме, но поскольку этот процесс кратковременный, температура выпрямительного ключа 3 не успевает измениться существенно.

Следует отметить, что практически при реализации изобретения используется меньше элементов, нежели оговорено в формуле. Это объясняется тем, что дополнительный диод 7 входит в состав любого серийно выпускаемого МОП транзистора, используемого в качестве выпрямительного ключа 3, поэтому использовать внешний диод нет необходимости, а низкоомное активное сопротивление, показанное в составе конденсатора фильтра 4, содержится в составе любого реального конденсатора и внешний резистор необходим лишь тогда, когда это сопротивление недостаточно велико. Обычно сопротивление этого резистора выбирают исходя из условия, чтобы при максимальной амплитуде выпрямляемого тока амплитуда пульсации не превышала 0,2-0,5 B. При использовании электролитических конденсаторов выполнение этого условия обеспечивается выбором конденсатора соответствующей емкости (поскольку сопротивление потерь в электролитических конденсаторах примерно обратно пропорционально их емкости).

Кроме этого следует отметить, что при низких выходных напряжениях Vout компаратор 5 и драйвер 6 должны питаться от отдельного источника, реализованного, например, путем выпрямления напряжения на вторичной обмотке 2 обычным диодом, подключенным анодом к стоку выпрямительного ключа 3. Это необходимо для обеспечения достаточного открывающего напряжения на выходе драйвера 6, а также достаточного усиления и широкополосности компаратора 5.

При использовании устройства восстановления постоянной составляющей 9 в конвертере с емкостной цепью передачи напряжения пульсаций 8 (фиг.1) конденсатор 10 не используется.

Что касается практической реализации трансформаторного варианта цепи передачи переменной составляющей напряжения пульсаций 8, применяемой в вариантах конвертера, изображенных на фиг.2, 3, то в качестве первичной обмотки этого трансформатора используется стандартный дроссель, применяемый с целью сглаживания выходного напряжения. При реализации заявляемого устройства поверх основной обмотки этого дросселя наматывают вторичную обмотку тонким проводом для получения коэффициента трансформации в пределах от 1:1 до 1:5. В таких условиях в мощных устройствах число витков дополнительной обмотки обычно не превышает 30-50, при этом за счет возрастания усиления в цепи передачи напряжения пульсаций 8 эффективность выпрямления увеличивается дополнительно. Следует лишь учитывать возможное рассогласование между усилительным транзистором и цепью смещения в компараторе 5 при относительно большом сопротивлении этой обмотки, для ликвидации которого в эмиттер транзистора смещения следует включить симметрирующий резистор такого же сопротивления.

При испытаниях заявляемого технического решения использовался конвертер с выходным током 8 А на нагрузке в 1,1 Ом. При использовании в выпрямительной секции этого конвертера обычного неуправляемого выпрямителя на диоде Шоттки типа SB1040 потери мощности в этой секции превысили 4 Вт, что составляет приблизительно 50% от общих потерь мощности в конвертере. При выполнении выпрямительной секции конвертера в соответствии с предлагаемым изобретением по варианту, изображенному на фиг.2, нагрев выпрямительного ключа, в качестве которого использовался транзистор IRF7822 в корпусе S08 при площади печатных проводников не более 2,5 см2, не превышает ориентировочно 45-50°, что соответствует примерно в 10 раз меньшей рассеиваемой мощности, при соответствующем улучшении общего КПД. В качестве транзисторов компаратора использовалась сборка BCV61, в качестве драйвера - MIC4416. С учетом отсутствия охлаждающего радиатора для диода существенно уменьшился объем вторичной секции конвертера и ее стоимость.

Источники информации

1. Р. Граф. «Электронные схемы. 1300 примеров» М., Мир. 1989 г., стр.180, 182.

2. Maxim. MAX1795-MAX1797. Low Supply Current, Step-Up DC-DC Converters with True-Shutdown. Datasheet.

3. Fairchild Semiconductor. ML4854. Adjustable, Low-Current, 2-Cell Boost Regulator with Shutdown and Low Battery Detect. Datasheet.

1. Конвертер постоянного тока, содержащий индуктивный импульсный коммутатор, выход которого соединен непосредственно или через трансформатор с входом выпрямительного ключа, подключенного выходом непосредственно или через вторичную обмотку трансформатора к незаземленному выводу конденсатора фильтра, а также компаратор, выход которого через драйвер соединен с входом управления выпрямительного ключа, отличающийся тем, что в него введены дополнительно диод, включенный параллельно выпрямительному ключу в направлении, соответствующем протеканию через него части выпрямленного тока, цепь передачи переменной составляющей напряжения пульсаций, включенная между входом емкостного фильтра и одним из входов компаратора, второй вход которого подключен к общей шине, при этом конденсатор фильтра выполнен в виде последовательного соединения конденсатора и низкоомного резистора.

2. Конвертер постоянного тока по п.1, отличающийся тем, что в него введено устройство восстановления постоянной составляющей, вход управления которого подключен к входу выпрямительного ключа, коммутирующий элемент этого устройства включен между входами компаратора и через конденсатор подключен к выходу цепи передачи переменной составляющей напряжения пульсаций.

3. Конвертер постоянного тока по п.1, отличающийся тем, что компаратор выполнен в виде транзисторного усилительного каскада с согласованной цепью смещения, выполненной на транзисторе с короткозамкнутыми коллектором и базой, причем эмиттеры обоих транзисторов являются входами компаратора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области построения систем автоматического управления. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. .

Изобретение относится к однотактным импульсным устройствам преобразования электрической энергии с трансформаторной нагрузкой. .

Изобретение относится к области силовой электроники. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания низкочастотной импульсной периодической нагрузки и позволяет получить технический результат - устранить модуляцию входного тока потребления от электросети и обеспечить высокий коэффициент мощности.

Изобретение относится к сокращению потребления электроэнергии. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области силовой преобразовательной техники, и может быть использовано во вторичных источниках питания при необходимости обеспечения большой выходной мощности, высокой надежности, гальванической развязки, стабилизации и быстрого изменения выходного постоянного напряжения или тока в пределах от нуля до максимального значения.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в источниках вторичного электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Технический результат заключается в осуществлении высокого быстродействия и апериодического характера переходного процесса в преобразователе напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Для этого в заявленном способе, основанном на широтно-импульсной модуляции напряжения питания ключевым элементом, вычисляют сигнал рассогласования, формируют пилообразный сигнал развертки с амплитудой, пропорциональный разности напряжений на индуктивности дросселя фильтра до и после коммутации ключевого элемента и смещенного на величину, пропорциональную напряжению на индуктивности дросселя фильтра после коммутации ключевого элемента, из суммы сигнала рассогласования и сигнала развертки формируют управляющий сигнал, переключение ключевого элемента осуществляют синхронизирующим и управляющим сигналами, а сигнал рассогласования формируют пропорциональным энергетическому балансу между текущим значением энергии, запасенной фильтром, и ее значением при заданном выходном напряжении. В заявленном устройстве содержится блок развертки, ключевой элемент, узел суммирования и RS-триггер, введены блок рассогласования и датчики тока. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователям с высоким входным напряжением, преобразующим постоянное напряжение в постоянное и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Технический результат заключается в улучшении массогабаритных показателей преобразователя, увеличении его КПД, повышении надежности, а также в расширении области его применения. Для этого заявленное устройство состоит из схемы управления и силовой цепи, включающей в себя импульсный трансформатор, МДП-транзистор, два диода, дроссель и конденсатор фильтра, а также цепь из последовательно включенных размагничивающего резистора и дополнительного конденсатора, введены дополнительные дроссель и диод, при этом первичная обмотка импульсного трансформатора преобразователя через переход сток-исток МДП-транзистора подключена к входу преобразователя, а вторичная обмотка через диод и индуктивно-емкостной фильтр, подключена к выходу преобразователя, вторичная обмотка импульсного трансформатора шунтирована размагничивающей цепью, состоящей из последовательно соединенных резистора и конденсатора, и дополнительным дросселем, при этом резистор размагничивающей цепи шунтирован дополнительным диодом. 1 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиолокационных станций, устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик преобразователя, снижение массогабаритных показателей, увеличение КПД, повышение надежности, а также расширение области его применения за счет исключения постоянной составляющей магнитного потока в силовом трансформаторе. Стабилизированный квазирезонансный преобразователь содержит два последовательно соединенных зарядных МДП-транзистора, два последовательно соединенных рекуперирующих диода, два последовательно соединенных конденсатора, последовательно соединенные резонансные конденсатор и дроссель, силовой трансформатор, два выпрямителя, два делителя напряжения, конденсатор фильтра, резистор нагрузки, модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, два управляющих трансформатора, времязадающую «RC»-цепь, эмиттерный повторитель, две дифференцирующие «RC»-цепи. В него введены измерительная обмотка силового трансформатора, второй модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, три времязадающие «RC»-цепи, две дифференцирующие «RC»-цепи, второй эмиттерный повторитель, два сумматора, интегратор, фильтр, генератор тактовых импульсов, триггер, два логических элемента «И» с соответствующими связями. 1ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное - инвертора-хм и регулятора-хм напряжения автономных систем электропитания и электроприводов перспективных авиакосмических летательных аппаратов с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей - получение выходного напряжения с произвольно задаваемой периодически-непрерывной формой, в частности синусоидального. В способе импульсного преобразования постоянного напряжения энергию от источника питания постоянного тока непрерывно передают непосредственно подключенной к нему двухконденсаторной емкостной стойке. Путем импульсного управления двумя регулируемыми ключами на первом этапе каждого периода высокочастотного периодического процесса дозирования осуществляют накопление энергии в дозирующем дросселе, подключая его к одному из двух конденсаторов стойки через замкнутый один из двух регулирующих ключей при разомкнутом другом ключе. На втором этапе энергию, накопленную на первом этапе, передают в другой конденсатор стойки при разомкнутых состояниях обоих ключей от дозирующего дросселя через один из двух выпрямительных диодов. Энергию, накапливаемую в конденсаторах стойки и в дозирующем дросселе, и энергию источника питания непрерывно передают в нагрузку переменного тока по двунаправленной цепи между средними выводами источника питания и емкостной стойки, периодически изменяя величину и полярность напряжения нагрузки на чередующихся полупериодах низкочастотного периодического процесса. На этапах длительности каждого его периода при нарастании напряжения нагрузки энергию, накопленную в первом конденсаторе емкостной стойки и источника питания, дозированно передают во второй конденсатор и в нагрузку. На этапах длительности того же периода при спадании напряжения нагрузки или при его неизменности энергию из второго конденсатора стойки и источника питания дозированно передают в первый конденсатор и в нагрузку.2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления резонансным преобразователем мощности. Техническим результатом является уменьшение флуктуаций на выходе резонансного преобразователя мощности. В способе для управления переключающим устройством (260) резонансный контур (350) обеспечивают напряжением (Uwr) переключения для генерации резонансного тока (Ires), чтобы обеспечить необходимую выходную мощность (rP) на выходе резонансного преобразователя (100) мощности. Устройство приспособлено для выполнения способа для управления переключающим устройством. Кроме того, резонансный преобразователь мощности содержит управляющее устройство для выполнения способа управления. 3 н и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к электропреобразовательной технике и может использоваться во вторичных источниках электропитания. Техническим результатом предлагаемого решения является снижение максимальных значений токов и установленной мощности силовых элементов преобразователя, повышение КПД и надежности преобразователя. Сущность способа заключается в том, что при формировании относительной длительности открытого и закрытого состояния силового электронного ключа открывание ключа производят в момент окончания размагничивания магнитопровода выходного трансформатора. Устройства, реализующие способ, содержат в тракте управления преобразователя слаботочный управляющий ключ, на управляемый вход которого подается дискретный сигнал обратной связи по току размагничивания сердечника выходного трансформатора непосредственно с первичной (по второму варианту - с размагничивающей) обмотки трансформатора, запрещающий открывание силового ключа до окончания размагничивания сердечника. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Магнитный интегральный симметричный конвертер с интегральной функцией трансформатора и индуктора включает в себя: интегральный магнитный элемент, имеющий магнитный сердечник с тремя магнитными колоннами, включающий в себя, по меньшей мере, три обмотки (Np, NS1, NS2) и, по меньшей мере, один воздушный зазор для накопления энергии, где первичная (Np) обмотка и первая вторичная (NS1) обмотка - обе намотаны вокруг первой магнитной колонны или обе намотаны вокруг второй магнитной колонны и третьей магнитной колонны, а вторая вторичная обмотка (NS2) намотана вокруг второй магнитной колонны, и полный выходной ток течет по второй вторичной обмотке (NS2); симметрично работающая инвертирующая схема с двумя выводами, воздействующая на первичную обмотку (Np); и группа синхронных выпрямителей (SR1, SR2), управляющие сигналы электродов затвора которых и управляющие сигналы электродов затвора группы диодов переключателя электропитания (S1, S2) симметрично работающей инвертирующей схемы с двумя выводами дополняют друг друга. Магнитный интегральный симметричный конвертер может снижать потери на обмотки и индуктивность рассеяния стороны первичной обмотки и стороны вторичной обмотки с достижением таким образом технического результата - высокоэффективного преобразования энергии. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках вторичного электропитания (ИВЭ) в качестве схемы обеспечения работы нескольких ИВЭ, соединенных параллельно на общую нагрузку. Технический результат заключается в обеспечении работы ИВЭ в параллельном режиме при различных источниках входного напряжения. Для этого заявленное устройство содержит: по крайней мере, один силовой ключ, на один вывод которого подано входное напряжение, другой вывод подключен к входу трансформаторно-выпрямительного узла, на выходе которого вырабатывается выходное напряжение, поступающее на один вход делителя напряжения и далее через устройство сравнения на сумматор, в котором складывается с сигналом первого датчика тока, включенного в цепи силового ключа, и попадает на вход узла управления, включающего в себя широтно-импульсный модулятор и компаратор тока, где вырабатывается управляющий сигнал, поступающий на третий вывод силового ключа, причем трансформаторно-выпрямительный узел содержит второй датчик тока, с выхода которого сигнал о выходном токе поступает на один вход узла параллельной работы, другой вход связан с выводом «ПАРАЛ», соединяемым при параллельной работе ИВЭ, а выход связан с другим входом делителя напряжения. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках вторичного электропитания, а именно в обратноходовых преобразователях напряжения, в качестве схемы ограничения перенапряжения на силовом диоде, возникающего в процессе коммутации. Технический результат - повышение КПД преобразователя за счет уменьшения потерь в демпфирующих цепях и регенерации энергии, запасенной в демпфере, в нагрузку. Обратноходовый преобразователь напряжения, содержит: разделительный трансформатор, образующий первичную цепь, содержащую первичную обмотку трансформатора (Т1) и ключевой элемент (VT1) и вторичную цепь, содержащую вторичную обмотку трансформатора силовой диод (VD1), выходной конденсатор (Cout), нагрузку (Rn), демпфирующую цепь, состоящую из диода (VDsn), катодом подключенного к аноду силового диода (VD1), а анодом - к одному выводу резистора (Rsn), другим выводом резистор подключен к минусовой шине, конденсатор (Csn), одной обкладкой подключенный к катоду силового диода (VD1), а другой - между диодом (VDsn) и резистором (Rsn). Введение демпферной цепи, состоящей из незначительного количества пассивных компонентов, позволяет увеличить КПД преобразователя и уменьшить габариты. 3 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к высокочастотным преобразователям постоянного напряжения в постоянное напряжение повышенной мощности с гальванической развязкой цепей, и может быть использовано в электрических схемах источников питания постоянного тока различного назначения. Технический результат заключается в повышении КПД, позволяет обеспечить коммутацию транзисторов практически при нуле тока, тем самым многократно снизить динамические потери на транзисторах преобразователя. Для этого заявленное устройство содержит блок управления и трансформатор, первичная обмотка которого подключена в средние точки двух диагоналей транзисторного моста, каждая из которых образована двумя последовательно включенными транзисторами, а вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке через выпрямительные диоды и выходной конденсатор, согласно заявленному решению он дополнительно содержит две транзисторные диагонали, каждая из которых состоит из двух транзисторов, и дополнительный трансформатор, первичная обмотка которого включена в средние точки дополнительных транзисторных диагоналей, а вторичная обмотка через дополнительные выпрямительные диоды подключена к выходному конденсатору и к нагрузке, при этом блок управления выполнен обеспечивающим формирование четырех последовательностей импульсов с частичным наложением во времени одного на два соседних импульса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх