Преобразователь постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах

Изобретение относится к области электротехники, радиоэлектроники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное. Технический результат заключаются в повышении коэффициента полезного действия, снижении уровня пульсаций выходного напряжения, повышении помехозащищенности, улучшении электромагнитной совместимости, повышении безопасности при эксплуатации и обслуживании за счет создания гальванической изоляции. В преобразователе постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах содержатся положительный и отрицательный входы преобразователя, входной конденсатор, МДП-транзистор с n-каналом, трансформатор, первый и второй изолирующие конденсаторы, выпрямительный диод, выходной конденсатор, положительный и отрицательный выходы преобразователя. Первый вывод входного конденсатора соединен с положительным входом преобразователя, второй вывод входного конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя. Начало первичной обмотки трансформатора соединено с положительным входом преобразователя, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uyпp, исток которого соединен с отрицательным входом преобразователя. Первый вывод первого изолирующего конденсатора соединен с концом первичной обмотки трансформатора. Второй вывод первого изолирующего конденсатора соединен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с положительным выходом преобразователя. Первый вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя. Второй вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным выходом преобразователя. Выводы выходного конденсатора подключены между положительным и отрицательным выходами преобразователя. Начало вторичной обмотки трансформатора соединено с отрицательным выходом преобразователя, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом выпрямительного диода. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, радиоэлектронике и предназначено для использования в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

Известен изолированный источник питания для обратноходового преобразователя из патента WO №2013/034410 с датой приоритета 14.08.2012 г. (прототип), содержащий положительный и отрицательный входы преобразователя, входной конденсатор, МДП-транзистор с n-каналом, трансформатор, первый и второй изолирующие конденсаторы, первый и второй выпрямительные диоды, первый и второй выходные конденсаторы, первый и второй положительные выходы преобразователя, первый и второй отрицательные выходы преобразователя. Причем входной конденсатор подключен между положительным и отрицательным входами преобразователя, начало первичной обмотки трансформатора соединено с положительным входом преобразователя, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uyпр, исток которого соединен с отрицательным входом преобразователя. Первый вывод первого изолирующего конденсатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, второй вывод соединен с анодом второго выпрямительного диода, катод которого соединен со вторым положительным выходом преобразователя. Первый вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя, второй вывод соединен со вторым отрицательным выходом преобразователя. Анод стабилитрона соединен со вторым отрицательным выходом преобразователя, катод соединен с анодом второго выпрямительного диода. Второй выходной конденсатор подключен между вторым положительным и вторым отрицательным выходом преобразователя. Начало вторичной обмотки трансформатора соединено с первым отрицательным выходом преобразователя, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом первого выпрямительного диода, катод которого соединен с первым положительным выходом преобразователя. Первый выходной конденсатор подключен между первым положительным и первым отрицательным выходом преобразователя.

Недостатком данного изолированного источника питания для обратноходового преобразователя является низкий КПД, обусловленный наличием дополнительного выхода, уровень напряжения на котором не регулируется и требует ограничения его величины с помощью стабилитрона.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании предлагаемого устройства, является низкая эффективность устройства в отношении преобразования или передачи энергии.

Технические результаты заявляемого решения заключаются в повышении коэффициента полезного действия, снижении уровня пульсаций выходного напряжения, повышении помехозащищенности, улучшении электромагнитной совместимости, повышении безопасности при эксплуатации и обслуживании.

В заявляемом преобразователе постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах содержатся положительный и отрицательный входы преобразователя, входной конденсатор, МДП-транзистор с n-каналом, трансформатор, первый и второй изолирующие конденсаторы, выпрямительный диод, выходной конденсатор, положительный и отрицательный выходы преобразователя. Причем входной конденсатор подключен между положительным и отрицательным входами преобразователя, начало первичной обмотки трансформатора соединено с положительным входом преобразователя, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uynp, исток которого соединен с отрицательным входом преобразователя. Первый вывод первого изолирующего конденсатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, второй вывод первого изолирующего конденсатора соединен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с положительным выходом преобразователя. Первый вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя, второй вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным выходом преобразователя. Выходной конденсатор подключен между положительным и отрицательным выходами преобразователя. Начало вторичной обмотки трансформатора соединено с отрицательным выходом преобразователя, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом выпрямительного диода.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах, где:

1 - входной конденсатор;

2 - выходной конденсатор;

3 - МДП-транзистор с n-каналом;

4.1 - положительный вход преобразователя;

4.2 - отрицательный вход преобразователя;

5 - трансформатор;

5.1 - первичная обмотка трансформатора;

5.2 - вторичная обмотка трансформатора;

6 - первый изолирующий конденсатор;

7 - второй изолирующий конденсатор;

8.1 - положительный выход преобразователя;

8.2 - отрицательный выход преобразователя;

9 - выпрямительный диод.

На фиг. 2 представлена временная диаграмма работы преобразователя постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах, где:

Uупр - управляющее напряжение, подаваемое на МДП-транзистор с n-каналом 3;

IT5.1 – ток, протекающий через первичную обмотку трансформатора 5.1;

IT5.2 – ток, протекающий через вторичную обмотку трансформатора 5.2;

IC6 – ток, протекающий через первый изолирующий конденсатор 6;

IC7 – ток, протекающий через второй изолирующий конденсатор 7;

IVD9 – ток, протекающий через выпрямительный диод 9.

Заявляемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах содержит положительный и отрицательный входы преобразователя 4.1 и 4.2, входной конденсатор 1, МДП-транзистор с n-каналом 3, трансформатор 5, первый и второй изолирующие конденсаторы 6 и 7, выпрямительный диод 9, выходной конденсатор 2, положительный и отрицательный выходы преобразователя 8.1 и 8.2. Причем входной конденсатор 1 подключен между положительным и отрицательным входами преобразователя 4.1 и 4.2, начало первичной обмотки трансформатора 5.1 соединено с положительным входом преобразователя 4.1, конец первичной обмотки трансформатора 4.1 соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом 3, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uyпр исток которого соединен с отрицательным входом преобразователя 4.2. Первый вывод первого изолирующего конденсатора 6 соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом 3, второй вывод первого изолирующего конденсатора 6 соединен с анодом выпрямительного диода 9, катод которого соединен с положительным выходом преобразователя 8.1. Первый вывод второго изолирующего конденсатора 7 соединен с отрицательным входом преобразователя 4.2, второй вывод второго изолирующего конденсатора 7 соединен с отрицательным выходом преобразователя 8.2. Выходной конденсатор 2 подключен между положительным и отрицательным выходами преобразователя 8.1 и 8.2. Начало вторичной обмотки трансформатора 5.2 соединено с отрицательным выходом преобразователя 8.2, конец вторичной обмотки трансформатора 5.2 соединен с анодом выпрямительного диода 9.

Функционирование заявляемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное происходит следующим образом.

В рассматриваемый установившийся момент времени напряжение входного источника постоянного тока стабилизировано и не равно нулю. Входной конденсатор 1 и выходной конденсатор 2 заряжены.

В первом такте Т1 на затвор МДП-транзистора с n-каналом 3 подается сигнал управления Uупр, частота импульсов которого зависит от входного, выходного напряжений и выходного тока преобразователя, и регулируется контроллером управления, как показано на примере временной диаграммы (фиг. 2). В момент времени, когда значение сигнала управления Uупр равно напряжению включения МДП-транзистора с n-каналом, сопротивление канала МДП-транзистора с n-каналом 3 уменьшается, вследствие чего по цепи положительный вход преобразователя 4.1 -первичная обмотка трансформатора 5.1 - МДП-транзистор с n-каналом 3 - отрицательный вход преобразователя 4.2 начинает протекать ток. Одновременно с этим происходит перезаряд первого и второго изолирующих конденсаторов 6 и 7 по цепи: первый изолирующий конденсатор 6 - МДП-транзистор с n-каналом 3 - второй изолирующий конденсатор 7 - вторичная обмотка трансформатора 5.2. Протекание тока в нагрузку поддерживается с помощью энергии, накопленной в выходном конденсаторе 2 по цепи: выходной конденсатор 2 - положительный выход преобразователя 8.1 - нагрузка - отрицательный выход преобразователя 8.2.

Во втором такте Т2 после перехода сигнала Uупр в выключенное состояние, МДП-транзистор с n-каналом 3 закрывается. Энергия, запасенная в индуктивности первичной обмотки трансформатора 5.1, начинает протекать в виде тока в нагрузку по цепи первичная обмотка трансформатора 5.1 - первый изолирующий конденсатор 6 - выпрямительный диод 9 - положительный выход преобразователя 8.1 - нагрузка - отрицательный выход преобразователя 8.2 - второй изолирующий конденсатор 7 - входной конденсатор 1, одновременно заряжая выходной конденсатор 2. Энергия, накопленная в индуктивности вторичной обмотки трансформатора 5.2, начинает протекать в виде тока в нагрузку по цепи: вторичная обмотка трансформатора 5.2 - выпрямительный диод 9 - положительный выход преобразователя 8.1 - отрицательный выход преобразователя 8.2, одновременно заряжая выходной конденсатор 2.

Повышение коэффициента полезного действия, снижение уровня пульсаций выходного напряжения, повышение помехозащищенности, улучшение электромагнитной совместимости, повышение безопасности при эксплуатации и обслуживании обеспечиваются тем, что преобразователь постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах содержит положительный и отрицательный входы преобразователя, входной конденсатор, МДП-транзистор с n-каналом, трансформатор, первый и второй изолирующие конденсаторы, выпрямительный диод, выходной конденсатор, положительный и отрицательный выходы преобразователя. Причем входной конденсатор подключен между положительным и отрицательным входами преобразователя, начало первичной обмотки трансформатора соединено с положительным входом преобразователя, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр, исток которого соединен с отрицательным входом преобразователя. Первый вывод первого изолирующего конденсатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, второй вывод первого изолирующего конденсатора соединен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с положительным выходом преобразователя. Первый вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя, второй вывод соединен с отрицательным выходом преобразователя. Выходной конденсатор подключен между положительным и отрицательным выходами преобразователя. Начало вторичной обмотки трансформатора соединено с отрицательным выходом преобразователя, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом выпрямительного диода.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах, содержащий положительный и отрицательный входы преобразователя, входной конденсатор, МДП-транзистор с n-каналом, трансформатор, первый и второй изолирующие конденсаторы, выпрямительный диод, выходной конденсатор, положительный и отрицательный выходы преобразователя, причем первый вывод входного конденсатора соединен с положительным входом преобразователя, второй вывод входного конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя, начало первичной обмотки трансформатора соединено с положительным входом преобразователя, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр, исток которого соединен с отрицательным входом преобразователя, первый вывод первого изолирующего конденсатора соединен с концом первичной обмотки трансформатора, второй вывод первого изолирующего конденсатора соединен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с положительным выходом преобразователя, первый вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя, второй вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным выходом преобразователя, выводы выходного конденсатора подключены между положительным и отрицательным выходами преобразователя, отличающийся тем, что начало вторичной обмотки трансформатора соединено с отрицательным выходом преобразователя, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом выпрямительного диода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бытовых приборах, зарядных устройствах и других приборах. Техническим результатом является уменьшение потерь переключающей способности МОП-транзисторов.

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.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах питания для преобразования постоянного напряжения в постоянное с блоком управления, реализующим широтно-импульсную модуляцию.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения источников постоянного тока. Для повышения надежности работы стабилизатора напряжения и возможности принудительного регулирования выходного напряжения в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем автономный инвертор, трансформатор и выпрямитель, в котором однофазный трансформатор содержит среднюю точку в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов, согласно изобретению делитель напряжения выполнен в виде магнитодиода, а система управления содержит RL-цепь, магнитопровод с воздушным зазором, дополнительную разомкнутую катушку, источник постоянного тока, резистор, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения использованы в качестве первого и второго входов системы управления, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым выводами RL-цепи, первый вывод которой соединен с первым выходом стабилизатора напряжения, второй вывод которой соединен со вторым выходом стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен первым входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен через распределитель импульсов с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых являются выходами системы управления, в воздушном зазоре магнитопровода, являющегося сердечником катушки в RL-цепи и дополнительной разомкнутой катушки, размещен магнитодиод, подключенный в прямом направлении к источнику постоянного тока последовательно с резистором, при этом анод и катод магнитодиода соединены со вторым и третьим входами формирователя импульсов.

Предлагаемое устройство 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.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное для систем вторичного электропитания.

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.

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

Настоящее изобретение относится к цепи (101) питания, которая содержит: мостовую схему (103), множество резонансных контуров (107, 107', 107''), соединенных с мостовой схемой (103), причем каждый резонансный контур (107, 107', 107'') может соединяться с соответствующей цепью (109, 109', 109'') нагрузки, которая содержит одну или более нагрузок (111), множество блоков (129) переключения питания, соединенных между мостовой схемой (103) и соответствующей цепью (109) нагрузки последовательно одной или более нагрузкам (111) соответствующей цепи (109, 109', 109'') нагрузки для соединения и отсоединения соответствующей цепи (109) нагрузки от мостовой схемы (103), и блок (131) управления для управления блоками (129) переключения питания синхронно с резонансным током (Ires) резонансного контура (107), соответствующего одному из упомянутых блоков (129) переключения питания, при этом на каждую цепь (109, 109', 109'') нагрузки предусмотрен резонансный контур (107, 107', 107'') и блок (129) переключения питания.

Изобретение относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в переменное - инверторам и регуляторам напряжения, и предназначено для использования в автономных системах электропитания и в электроприводах перспективных авиакосмических летательных аппаратах с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования мощности, передаваемой в нагрузку (или нагрузки). Техническим результатом является снижение уровня коммутационных потерь и тем самым повышение надежности работы силовых транзисторов и устройства в целом.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источнике питания и в устройстве, содержащем источник питания. Техническим результатом является обеспечение подвода требуемой мощности даже в режиме ожидания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в (1) источнике электропитания. Технический результат - увеличение напряжения питания.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в качестве источника электропитания во вторичной системе электроснабжения. .

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

Изобретение относится к области электротехники, радиоэлектроники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное. Технический результат заключаются в повышении коэффициента полезного действия, снижении уровня пульсаций выходного напряжения, повышении помехозащищенности, улучшении электромагнитной совместимости, повышении безопасности при эксплуатации и обслуживании за счет создания гальванической изоляции. В преобразователе постоянного напряжения в постоянное с изоляцией на конденсаторах содержатся положительный и отрицательный входы преобразователя, входной конденсатор, МДП-транзистор с n-каналом, трансформатор, первый и второй изолирующие конденсаторы, выпрямительный диод, выходной конденсатор, положительный и отрицательный выходы преобразователя. Первый вывод входного конденсатора соединен с положительным входом преобразователя, второй вывод входного конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя. Начало первичной обмотки трансформатора соединено с положительным входом преобразователя, конец первичной обмотки трансформатора соединен со стоком МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uyпp, исток которого соединен с отрицательным входом преобразователя. Первый вывод первого изолирующего конденсатора соединен с концом первичной обмотки трансформатора. Второй вывод первого изолирующего конденсатора соединен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с положительным выходом преобразователя. Первый вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным входом преобразователя. Второй вывод второго изолирующего конденсатора соединен с отрицательным выходом преобразователя. Выводы выходного конденсатора подключены между положительным и отрицательным выходами преобразователя. Начало вторичной обмотки трансформатора соединено с отрицательным выходом преобразователя, конец вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом выпрямительного диода. 2 ил.

Наверх