Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 384054 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.03.80 (21) 2893036/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 02 M 3/335

Государственный комнтет

Опубликовано 23.11.81. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23.11.81 (53) УДК 621.314..57 (088.8) оо делан наооретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

H. И. Дуплин, С. P. Иванов, А. В. Мина

Рязанский радиотехнический инстит (7! ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вторичных источников, питающихся от сети постоянного тока.

Известны преобразователи постоянного напряжения в постоянное, состоящие из двух однотактных конверторов разной полярности, соединенные общей точкой и подключенные к общему источнику питания и общей нагрузке (1).

Недостатком таких устройств является неравномерное деление входных и выходных напряжений между конверторами, а также повышенные динамические потери в транзисторах из-за инерционности обратных диодов. 15

Известны также однотактные преобразователи постоянного напряжения, в которых для уменьшения динамических потерь мощности последовательно с силовым транзистором включена первичная обмотка токоограничительного дросселя, обмотка рекуперации которого через развязывающий диод связана с источником питания (2).

Недостатком таких устройств является повышенная расчетная мощность силового транзистора и развязывающего диода.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий два однотактных конвертора разной полярности, каждый из которых состоит из Д(.С-фильтра и транзисторного ключа, вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора и источника управляющего сигнала (3) .

Недостатком таких устройств являются повышенные потери мощности в транзисторах из-за межвитковых емкостей дросселя и из-за инерционности обратных диодов.

Целью изобретения является повышение

КПД.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения . в постоянное, состоящий из двух однотактных конверторов разной полярности, каждый . из которых содержит транзисторный .ключ и DLC-фильтр, вспомогательного источника питания, широтно-импульсного модулятора и источника управляющего сигнала, дополнительно введен трехобмоточный дроссель, две обмотки которого включены

884054 последовательно с соответствующими транзисторными ключами, а одна через развязывающий диод — — к выходу вспомогательного источника питания, кроме того,сглаживающие дросселя конверторов снабжены дополнительными обмотками, замкнутыми между собой через резистор.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя постоянного . напряжения.

Преобразователь состоит из двух однотактных конверторов разной полярности, содержащих конденсаторы входных фильтров 1 и 2, токоограничительный дроссель 3

1Ð пающие синхронно и синфазно на базовые цепи транзисторных ключей 7 и 8. Наличие дополнительных, замкнутых между собой обмоток 15 и 16, на магнитопроводах дросселей 11 и 12 обеспечивает выравнивание 43 напряжений на входных 1 и 2 и выходных

18 и 19 конденсаторах конверторов. Так, при равенстве витков обмоток 15 и 16 нетрудно убедиться, что за время закрытого состояния ключей 7 и 8 напряжения на конденсаторах 8 и 9 стремятся установиться пропорциокально виткам обмоток 15 и 16 дросселей.

При открытых транзисторах 7 к 8 происходит выравнивание напряжений на входных конденсаторах 1 и 2, при равенстве витков обмоток 15 и 16 выравнивание напряжений осуществляется с достаточной точ. костью. с обмотками 4 — 6, транзисторные ключи 7 и 8, обратные диоды 9 и 10, дроссели фильтров 11 и 12 с первичными 13 и 14 и вторичными 15 и 16 обмотками, ограничительный резистор 17, конденсаторы выходных фильтров 18 и 19, нагрузочный резистор

20, вспомогательный источник питания 21, развязывающий диод 22, широтно-импульсный модулятор 23 и источник управляющего сигнала 24.

Входные зажимы конверторов, связанные с конденсаторами входных фильтров к 2, подключены через обмотки 4 и 5 токоограничительного дросселя 3 к транзисторным

2$ ключам 7 и 8, которые нагружены через соответствующиее Ш.С-фил ьтры 9 — 13 — 19 и 10 — 14 — 18 на общий резистор нагрузки 20.

Обмотки 13 и 14 дросселей 15 и 16 соответственно. замкнуты между собой через резистор 17. Обмотка рекуперации 6 дросселя 30

3 через развязывающий диод 22 подключена к выходу вспомогательного источника питания 21, связанного с широтно-импульсным модулятором 23. Последний своими выходами соединен с базовыми цепями транзисторных ключей 7 и 8, а входом — с источником управляющего сигнала 24.

Преобразователь работает следующим образом, Широтно-импульсный модулятор 23 по сигналу управляющего источника 24- выра- 6 батывает управляющие импульсы, постуГ1ри этих условиях в установившемся режиме работы по ограничительному ниэкоомному резистору 17 ток не протекает и потери мощности в нем отсутствуют. Включение этого резистора продиктовано необходимостью ограничения уравнительных токов (а, следовательно, и токов ключей) . при запуске преобразователя, а также при неодновременности моментов включения или выключения ключей 7 и 8.

Токоограничктельный дроссель 3 служит для уменьшения динамических потерь в ключах ? и 8.. При соответствующем выборе индуктивности дросселя 3 процесс возрастания тока ключей до момента восстановления обратного сопротивления диодов

9 и 10 происходит при малом напряжении коллектор-эмиттер транзисторов, что и определяет практическое отсутствие потерь в них. Возврат запасенной в дросселе 3 энергии есуществляется с помощью обмотки рекуперации 6, соединенной через диод 22 к выходу вспомогательного источника питания 21;

По сравненкю с известным преобразователем в предлагаемом устройстве (фиг. 1) дроссели 11 и 12 выполнены на разных магнитопроводах, охваченных дополнительными обмотками !4 и 16, соединенными между собой через ограничивающий резистор 17.

Такое исполнение дроссельного узла позволяет обеспечить равномерное деление входных и выходных напряжений преобразователей и одновременно исключить перегрузки транзисторных ключей, неизбежно возникающие в известной схеме при запуске преобразователя и неодновременности открытия и закрытия ключей (перегрузка одкого ключа наступает, всякий раз, когда к обмоткам дросселя прикладываются неодинаковые напряжения). Для исключения указанкых перегрузок в известной схеме потребуется вводить токоограничквающке резисторы в цепь каждого транзисторного ключа, что приведет к снижению КПД преобразователя в установившемся режиме.

Предлагаемое исполнение дроссельного узла в преобразователе позволяет, кроме того, исключить влияние межвитковых емкостей, особенно значительных для известкой схемы, при намотке дросселя в два провода.

Такая технология чаще всего применяется при изготовлении двухобмоточных дросселей. Наличие межвитковых емкостей в двухобмоточном дросселе для известной схемы приводит к дополнительным потерям мощности в транзисторных ключах.

В отличие от известной схемы в предлагаемом устройстве токоограничиваюший дроссель 3 выполнен трехобмоточным, при этом рекуперационная обмотка подключена не ко входу преобразователя, а к выходу вспомогательного источника питания.

884054

Формула изобретения

Составитель Н. Цншевская

Редактор Н. Гунько Техред А. Бойкас Корректор А. Ференц

Заказ l0250/Sl Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытИ

113035, Москва, )К вЂ” 35. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, данный преобразователь имеет повышенный КПД по сравнению с известными.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий два однотактных конвертора разной полярности, каждый из которых содержит DLC-фильтр, н транзисторный ключ, вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, источник управляющего сигнала и вспомогательный источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения

КПД, в него дополнительно введен трех- 15 обмоточный дроссель, две обмотки которого включены последовательно с соответствующнми транзнсторныМн ключами, а одна через развязывающнй диод подключена к выходу вспомогательного источника питания, сглаживающие дроссели указанных

DLC-фильтров конверторов снабжены дополнительнымн обмотками, замкнутымн между собой через резистор..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 384177, кл. Н 02 М 3/14, 1973.

2. Машуков E. В. Уменьшение динамических потерь в транзисторных импульсны» усилителях мощности. — В кн. «ЭТВа».

Под ред, Ю. И. Конева. Вып. 2. М., «Советское радио», 1971.

3. Устройства вторичных источников электропитания РЭА. М., МДНТП, 1976, с. 118.