Демпфирующее устройство обратноходового преобразователя

Авторы патента:

H02M3/335 - с использованием только полупроводниковых приборов

Владельцы патента RU 2605766:

Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" (RU)

Изобретение относится к электротехнике, радиоэлектронике и может быть использовано в импульсных источниках питания, а именно в обратноходовых преобразователях напряжения, в качестве схемы ограничения перенапряжения на силовом диоде, возникающего в процессе коммутации. Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении КПД обратноходового преобразователя и обеспечивается использованием реактивных элементов, перезаряжающихся во время действия той или иной полуволны, отдачи накопленной в дросселе энергии рекуперации индуктивности рассеивания вторичной обмотки трансформатора зарядному конденсатору и нагрузке. Демпфирующее устройство обратноходового преобразователя содержит вторичную обмотку трансформатора, первый вывод которой подключен к первому выводу зарядного конденсатора и выходу устройства через первый диод, а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора и второго диода. Точка соединения первого конденсатора и второго диода подключена к первому выводу дросселя. Второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен ко второму выводу зарядного конденсатора и к цепи «общий». Катод третьего диода подключен к первому выводу дросселя. Анод третьего диода через дополнительный конденсатор подключен ко второму выводу дросселя и к цепи «общий». 2 ил.

Известна демпфирующая цепь из патента JP 2002125370 с датой приоритета 26.04.2002 г., содержащая вторичную обмотку трансформатора, первый вывод которой подключен к положительному полюсу зарядного конденсатора через первый диод, а также через последовательно соединенные конденсатор и второй диод. Точка соединения конденсатора и второго диода подключена ко второму выводу вторичной обмотки трансформатора и отрицательному полюсу зарядного конденсатора через последовательно соединенные дроссель и третий диод.

Недостатком известной демпфирующей цепи является низкий КПД из-за выделения тепловой энергии на третьем диоде при протекании через него тока рекуперации дросселя.

Известен обратноходовой преобразователь напряжения из патента РФ 2537373 с датой приоритета 01.07.2013 г., содержащий разделительный трансформатор, силовой диод, выходной конденсатор, нагрузку и демпфирующую цепь. Демпфирующая цепь состоит из последовательно соединенных диода и резистора, включенных между концами вторичной обмотки трансформатора и конденсатора. Конденсатор включен одним выводом между силовым диодом и выходным конденсатором, а другим - между диодом и резистором демпфирующей цепи.

Недостатком известного обратноходового преобразователя напряжения является низкий КПД за счет потери энергии в виде тепла на резисторе R_sn.

Известен импульсный источник питания из патента US 5689409 с датой приоритета 18.11.1997 г. (прототип), содержащий вторичную обмотку трансформатора, подключенную к зарядному конденсатору и выходу импульсного источника питания через первый диод, а также через последовательную цепь конденсатора и второго диода. Точка соединения конденсатора и второго диода подключена к цепи «общий» через последовательно соединенные дроссель и третий диод.

Недостатком известного импульсного источника питания является низкий КПД, обусловленный потерей энергии в виде тепла на третьем резисторе при протекании через него тока заряда емкости второго конденсатора, а также на третьем диоде при протекании через него тока рекуперации дросселя.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении КПД обратноходового преобразователя.

Для достижения указанного технического результата в демпфирующем устройстве обратноходового преобразователя первый вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу зарядного конденсатора и первому выходу устройства через первый диод, а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора и второго диода. При этом точка соединения первого конденсатора и второго диода соединена с катодом третьего диода и первым выводом дросселя. Второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к цепи «общий» обратноходового преобразователя и ко второму выводу дросселя, второму выводу зарядного конденсатора, через дополнительный конденсатор к аноду третьего диода.

В демпфирующей цепи используются только реактивные элементы, перезаряжающиеся во время действия той или иной полуволны, а накопленная в дросселе энергия индуктивности рассеивания вторичной обмотки трансформатора отдается в зарядный конденсатор и в нагрузку.

На фиг. 1 представлена схема демпфирующего устройства обратноходового преобразователя, где:

1 - вторичная обмотка трансформатора;

2 - первый диод;

3 - зарядный конденсатор;

4 - первый конденсатор;

5 - второй диод;

6 - дроссель;

7 - первый выход устройства;

8 - третий диод;

9 - дополнительный конденсатор.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы демпфирующего устройства обратноходового преобразователя, где показаны:

напряжение на вторичной обмотке трансформатора (1) (фиг. 2, а);

ток через первый конденсатор (4) (фиг. 2, б);

ток через второй диод (5) (фиг. 2, в);

ток через дополнительный конденсатор (9) (фиг. 2, г);

ток через дроссель (6) (фиг. 2, д).

В заявляемом демпфирующем устройстве обратноходового преобразователя первый вывод вторичной обмотки трансформатора (1) подключен к первому выводу зарядного конденсатора (3) и первому выходу устройства (7) через первый диод (2), а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора (4) и второго диода (5). При этом точка соединения первого конденсатора (4) и второго диода (5) соединена с катодом третьего диода (8) и первым выводом дросселя (6). Второй вывод вторичной обмотки трансформатора (1) подключен к цепи «общий» обратноходового преобразователя и ко второму выводу дросселя (6), второму выводу зарядного конденсатора (3), через дополнительный конденсатор (9) к аноду третьего диода (8).

Функционирование заявляемого демпфирующего устройства обратноходового преобразователя происходит следующим образом.

Во время действия отрицательной полуволны, в момент замыкания силового ключа (отрезок времени t1-t2 на фиг. 2), ЭДС самоиндукции индуктивности рассеяния вторичной обмотки трансформатора (1) приводит к скачку отрицательного напряжения на вторичной обмотке трансформатора (1), заряжая первый (4) (см. фиг. 2, б) и дополнительный (9) (см. фиг. 2, г) конденсаторы через третий диод (8). При этом уровень заряда дополнительного конденсатора (9) ограничивается индуктивностью дросселя (6). Когда силовой ключ (на фиг. 1 не указан) замкнут (отрезок времени t2-t3 на фиг. 2), первый (2) и второй (5) диоды закрыты. К последовательной цепи, состоящей из первого конденсатора (4), третьего диода (8) и дополнительного конденсатора (9), прикладывается входное напряжение обратной полярности с учетом коэффициента трансформации трансформатора (не указан), при этом открывается третий диод (8).

Во время действия положительной полуволны при разомкнутом силовом ключе обратноходового преобразователя (отрезок времени t4-t5 на фиг. 2) энергия, накопленная трансформатором, передается вторичной обмоткой трансформатора (1) через первый диод (2) в зарядный конденсатор (3). Энергия индуктивности рассеяния вторичной обмотки трансформатора (1) в момент размыкания силового ключа обратноходового преобразователя (отрезок времени t3-t4 на фиг. 2) перезаряжает первый конденсатор (4) (см. фиг. 2, б), защищающий первый диод (2) от перенапряжения, и через второй диод (5) (см. фиг. 2, в) передается в зарядный конденсатор (3). Зарядный конденсатор (3) определяет величину напряжения на выходе устройства (7).

Энергия, накопившаяся в дросселе (6), возвращается в зарядный конденсатор (3) через дополнительный конденсатор (9), третий диод (8) и второй диод (5).

Повышение КПД устройства обеспечивается за счет того, что первый вывод вторичной обмотки трансформатора (1) подключен к первому выводу зарядного конденсатора (3) и первому выходу устройства (7) через первый диод (2), а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора (4) и второго диода (5). При этом точка соединения первого конденсатора (4) и второго диода (5) соединена с катодом третьего диода (8) и первым выводом дросселя (6). Второй вывод вторичной обмотки трансформатора (1) подключен к общему выводу обратноходового преобразователя и ко второму выводу дросселя (6), второму выводу зарядного конденсатора (3), через дополнительный конденсатор (9) к аноду третьего диода (8).

В демпфирующей цепи используются только реактивные элементы, перезаряжающиеся во время действия той или иной полуволны, а накопленная в дросселе энергия рекуперации индуктивности рассеивания вторичной обмотки трансформатора отдается в зарядный конденсатор и в нагрузку.

Демпфирующее устройство обратноходового преобразователя, содержащее вторичную обмотку трансформатора, первый вывод которой подключен к первому выводу зарядного конденсатора и выходу устройства через первый диод, а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора и второго диода, причем точка соединения первого конденсатора и второго диода подключена к первому выводу дросселя, второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен ко второму выводу зарядного конденсатора и к цепи «общий», третий диод, отличающееся тем, что катод третьего диода подключен к первому выводу дросселя, анод третьего диода через дополнительный конденсатор подключен ко второму выводу дросселя и к цепи «общий».

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в модульном многоуровневом преобразователе, например, для транспортных средств. Многоуровневый преобразователь (1) содержит: активный каскад (2) для преобразования переменного входного напряжения (uin) на входе переменного тока в промежуточное постоянное напряжение (Uz); DC/DC преобразователь (3) для преобразования промежуточного постоянного напряжения (Uz) в выходное постоянное напряжение (Uout) на выходе постоянного тока.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное // 2589030

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Преобразователь напряжения // 2585278

Изобретение относится к области преобразования и распределения электроэнергии и может быть использовано для питания газоразрядных счетчиков. Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в уменьшении входного тока преобразователя напряжения при отсутствии внешней нагрузки.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения // 2573433

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Импульсный преобразователь напряжения с регулированием на стороне переменного тока, выполненный на оптопаре для технических средств охраны // 2572815

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для электропитания потребителей, получающих входное напряжение питания в широком диапазоне, в частности для технических средств охраны в системах охранной тревожной сигнализации, и позволяет получить технический результат - повысить надежность работы за счет упрощенной схемы управления.

Способ управления преобразователем напряжения // 2572002

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования и регулирования энергии, потребляемой от источника постоянного тока, и передачи преобразованной энергии ее приемнику с использованием трансформаторной связи между цепями источника и приемника энергии.

Корректор коэффициента мощности // 2571952

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания с бестрансформаторным входом, используемых в устройствах питания силовой электроники.

Схема возбуждения для возбуждения схемы нагрузки // 2570653

Схемы (1) возбуждения для возбуждения схем нагрузки содержат схемы (21) трансформаторов с обмотками первичной стороны, которые соединены со схемами источников, и с первой и второй обмотками вторичной стороны, которые соединены с нагрузками (2, 3) схем нагрузки.

Многоканальный трансформатор постоянного напряжения // 2567849

Изобретение относится к электротехнике, а именно к многоканальным преобразователям систем вторичного электропитания с трансформаторами постоянного напряжения (ТПН).

Устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки // 2564137

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для ограничения тока заряда конденсатора нагрузки, который, в частности, применяется для фильтрации выходного напряжения источника, предназначенного для питания различных потребителей постоянного тока.

Регулируемый обратноходовой преобразователь или промежуточный вольтодобавочный преобразователь // 2611577

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления обратноходовым преобразователем или промежуточным вольтодобавочным преобразователем. Техническим результатом является исключение нежелательных потерь в сети и генераторах мощности и уменьшение стоимости однокаскадных преобразователей. Устройство и способ для снижения искажений и увеличения коэффициентов мощности искажений в обратноходовых преобразователях (21) и промежуточных вольтодобавочных преобразователях (22) содержит компоновку (1) для регулирования сигналов управления, генерируемых контроллерами (2) для управления переключателями (3) преобразователей. Компоновки (1) увеличивают или уменьшают продолжительности времен проводящего состояния переключателей (3) в ответ на увеличенные или уменьшенные амплитуды сигналов напряжения от источников (4) напряжения для запитывания преобразователей. В предпочтительном варианте упомянутые продолжительности, по существу, пропорциональны суммам амплитуд сигналов напряжения и расчетных параметров. Эти расчетные параметры могут представлять собой амплитуды других сигналов напряжения, таких, как выходные напряжения. Компоновки (1) предусматриваются для контроллеров (2), которые могут давать только фиксированные длительности, а также для контроллеров (2), которые могут давать адаптируемые длительности посредством адаптируемых внешних элементов. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Однотактный преобразователь напряжения // 2617716

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и является устройством, реализующим энергетически эффективный импульсный способ регулирования мощности, передаваемой в нагрузку, и может использоваться в источниках вторичного электропитания. Задачей заявляемого технического решения является создание однотактного преобразователя напряжения с увеличенной энергетической эффективностью процесса преобразования энергии и надежностью устройства. Технический результат - снижение уровня коммутационных потерь энергии в транзисторе при его запирании, за счет снижения начального скачка напряжения на силовом транзисторе при его запирании и создания условий для плавного нарастания этого напряжения, что повышает надежность работы силового полупроводникового ключа. Технический результат достигается тем, что однотактный преобразователь напряжения содержит силовой транзистор - силовой управляемый ключ, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, выпрямитель тока вторичной обмотки и выходной фильтр, выходная цепь силового транзистора и первичная обмотка трансформатора образуют первую последовательную цепь, которая включена между первой и второй шинами питания, а вторичная обмотка через выпрямитель тока обмотки подключена к выходному фильтру, при этом дополнительно содержит конденсатор, дроссель, первый и второй диоды, обмотка дросселя и первый диод образуют вторую последовательную цепь, первый вывод которой соединен с первой шиной питания, а второй вывод через второй диод подключен ко второй шине питания, причем соединенные последовательно друг с другом второй и первый диоды включены согласно, ко второму выводу второй последовательной цепи подключен первый вывод конденсатора, а второй вывод непосредственно соединен с общей точкой выходной цепи силового транзистора и первичной обмотки трансформатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство источника питания // 2617831

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в адаптерах мощности для подачи мощности на переносное устройство. Техническим результатом является обеспечение мощности подачи на различные переносные устройства. Устройство источника питания, представляющего собой адаптер, содержит входную цепь (21) для приема входной мощности электросети, устройство (25) переключателя мощности, силовую катушку индуктивности (24) и выходную цепь (22), соединенную с силовой катушкой индуктивности для обеспечения мощности подачи на переносное устройство, и контроллер (26) для управления устройством переключателя мощности согласно требованию по мощности подачи для переносного устройства. Адаптер имеет измерительную катушку (27) индуктивности, магнитно связанную с силовой катушкой индуктивности, а контроллер содержит вход (28) измерения для обнаружения сигнала измерения, указывающего на магнитное состояние силовой катушки индуктивности. Контроллер обнаруживает требование мощности подачи на основе магнитного состояния в ответ на упомянутое управление устройством переключателя мощности. Переносные устройства можно успешно снабжать подходящим электропитанием. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Схема защиты от перенапряжения и энергосбережения для импульсного источника электропитания // 2618002

Данное изобретение относится к электрическим источникам электропитания и, более конкретно, к схеме защиты от перенапряжения и энергосбережения в импульсных источниках (1) электропитания (switched-mode power supplies - SMPS). Предложен импульсный источник (1) электропитания, соединенный с источником переменного напряжения и содержащий трансформатор, имеющий первичную обмотку и вторичную обмотку, причем упомянутый импульсный источник (1) электропитания дополнительно содержит выпрямитель, входной конденсатор и контроллер SMPS. Согласно данному изобретению низковольтное блокирующее устройство обеспечивает то, что если измерено напряжение шины, которое является меньшим некоторого уровня, то компаратор с определяемым шириной запрещенной зоны опорным напряжением, который подключен последовательно к упомянутому низковольтному блокирующему устройству, должен быть запитан. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Резонансный выпрямитель, а также способ и устройство управления резонансным выпрямителем // 2627680

Настоящее изобретение касается резонансного выпрямителя, а также способа и устройства управления резонансным выпрямителем. В резонансном выпрямителе выпрямляющий диод на вторичной стороне резонансного выпрямителя заменен на МОП-транзистор. В соответствии с настоящим изобретением может быть повышен КПД путем обеспечения резонанса и синхронного выпрямления на первичной и вторичной сторонах схемы резонансного выпрямителя. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

Схемы источника питания // 2628407

Использование – в области электротехники. Технический результат – обеспечение лучшей стабилизации выходного напряжения в сети. Представлена схема преобразователя, имеющая основную цепь переключения на первичной обмотке трансформатора для управления подачей тока к накопительной катушке индуктивности на первичной обмотке, когда основная цепь переключения является проводящей. Схема преобразователя содержит: цепь управления, функционально связанную с основной цепью переключения и предназначенную для управления основной цепью переключения, причем цепь управления содержит управляющий конденсатор, выполненный с возможностью включать цепь управления и отключать основную цепь переключения; вспомогательную катушку индуктивности, магнитным образом связанную с накопительной катушкой индуктивности и выполненную с возможностью запускать цепь управления для функционирования и отключать основную цепь переключения в ответ на изменение напряжения на накопительной катушке индуктивности, когда основная цепь переключения является проводящей; и цепь зарядки, подключенную между вспомогательной катушкой индуктивности и управляющим конденсатором и выполненную с возможностью включать вспомогательную катушку индуктивности для зарядки управляющего конденсатора. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Режимы управления для резонансного преобразователя постоянного тока // 2631664

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях мощности. Техническим результатом является увеличения диапазона выходной мощности. Преобразователь (16) мощности содержит инвертор (18) с полупроводниковыми переключателями (S1, S2, S3, S4), резонансную схему (22), соединенную с инвертором (18), и контроллер (30) для переключения полупроводниковых переключателей (S1, S2, S3, S4) инвертора (18) в переключающие состояния. Контроллер (30) сконфигурирован с возможностью периодического переключения инвертора (18) между переключающими состояниями таким образом, что формируется периодический резонансный ток ires в резонансной схеме (22) для синхронизации событий переключения переключающих состояний с периодическим резонансным током ires, так что переключающее состояние применяется к инвертору в момент времени, ассоциированный с конкретной периодической точкой (52) периодического резонансного тока ires, и для применения переключающих состояний таким образом, что общая мощность в обратном направлении из резонансной схемы (22) на вход (12) инвертора (18) является сбалансированной с общей мощностью в прямом направлении из входа (12) инвертора в резонансную схему (22). 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Двухтактный dc/dc-преобразователь // 2635364

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для преобразования и регулирования энергии, потребляемой от источника постоянного тока, и передачи преобразованной энергии ее приемнику с использованием трансформаторной связи между цепями источника и приемника энергии. Техническим результатом является снижение энергии коммутационных потерь в транзисторах коммутатора тока первичной обмотки трансформатора при их запирании, что повышает надежность их работы и способствует увеличению энергетической эффективности преобразования энергии. Двухтактный DC/DC-преобразователь содержит основной дроссель с силовой обмоткой; трансформатор с первичной и вторичной обмотками; мостовой транзисторный (ключевой) коммутатор тока первичной обмотки трансформатора; выпрямитель тока вторичной обмотки; конденсатор выходного фильтра; первый и второй диоды; дополнительный дроссель; дополнительный конденсатор. В двухтактном DC/DC-преобразователе между вторым и первым выводами силовой обмотки основного дросселя включен дополнительный конденсатор и первый диод, которые соединены последовательно; связь общей точки дополнительного конденсатора и первого диода со второй шиной питания осуществлена через последовательную цепь в виде второго диода и обмотки дополнительного дросселя; вентильные проводимости первого и второго диодов, соединенных последовательно, совпадают. В другом варианте схемы в основной дроссель введена вторая обмотка, связанная магнитно с его силовой обмоткой, и вторая обмотка основного дросселя включена в упомянутую последовательную цепь и соединена последовательно с обмоткой дополнительного дросселя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Автономный инвертор напряжения для питания нагрузки через трансформатор с низким коэффициентом связи между его обмотками // 2637112

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для преобразования переменного тока в постоянный, и наоборот, постоянного тока в переменный с использованием полупроводниковых приборов: транзисторов и диодов. Автономный инвертор напряжения для питания нагрузки через трансформатор с низким коэффициентом связи между его обмотками содержит вентильный коммутатор и LC-двухполюсник, который образован последовательным включением реактора и конденсатора. Первый внешний зажим последовательного LC-двухполюсника, присоединенный к реактору, подключен к первому выходному зажиму вентильного коммутатора и первому зажиму первичной обмотки трансформатора, внутренний зажим LC-двухполюсника подключен ко второму выходному зажиму вентильного коммутатора, а ко второму внешнему зажиму упомянутого LC-двухполюсника подключен второй зажим первичной обмотки указанного трансформатора. Технический результат устройства выражается в уменьшении тока первичной обмотки трансформатора с низким коэффициентом связи между его обмотками и уменьшении тока вентильного коммутатора при сохранении максимально возможного значения передаваемой мощности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Источник электропитания приемопередающего модуля // 2637491

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы источника, снижение амплитуды высокочастотных гармоник и частотного спектра шумов в диапазоне работы приемного устройства ППМ, генерируемых источником электропитания в эфир и по проводным соединениям, а также снижение массы предлагаемого ИВЭП. Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее входной фильтрующий конденсатор (1), импульсный трансформатор (8), ключевой транзистор (9), схему управления (20), первый датчик тока (10), элементы, установленные в цепь вторичной обмотки импульсного трансформатора: выпрямительные диоды (13) и (14), накопительный дроссель (16), выходной конденсатор (18), датчик напряжения (19), источник питания схемы управления (15), дополнительно введены в цепь первичной обмотки импульсного трансформатора (8) второй ключевой транзистор (24), конденсаторы полумоста (21) и (22), второй датчик тока (25), генератор запуска (23), а в цепь вторичной обмотки введена третья вторичная обмотка, которая состоит из выпрямительных диодов (28) и (29), дросселя (31), конденсатора (33), в цепь первой вторичной обмотки импульсного трансформатора введен выходной фильтр (34), а в цепь второй вторичной обмотки импульсного трансформатора введены выпрямительные диоды (26) и (27), дроссель (30), конденсатор (32), два линейных стабилизатора напряжения (35) и (36). 6 ил.