Преобразователь постоянного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

«»951596

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.12.80 (21) 3227099/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл з

Н 02 М 3/335

Геаударстееекмй кемитет

СССР

IIo лелем кзебретенкй и еткрытий (53) УДК 621.314..58 (088. 8) Опубликовано 15. 08.82. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 25.08.82 (72) Авторы изобретения

С. Д. Рудык и В. Е. Тур чан и (71) Заявитель

Винницкий завод радиотехнической аппаратуры (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны преобразователи постоянного напряжения, преобразующие напряжение одного уровня в напряжение другого требуемого уровня, выполненные по схеме однотактных преобразователей (1) и (2).

Недостатками этих преобразователей являются большие размеры силового трансформатора и повышенные потери мощности в его обмотках, вызванные малым диапазоном изменения индукции в сердечнике трансформатора, а также большие размеры сглаживающего фильтра, вызванные однополупериодностью схемы выпрямителя, кроме того, они обладают большой инерционностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения, содержащий два однотактных преобразователя с размагничивающими обмотками, работающих-противофазно на общий выпрямитель и выходной L-С-D фильтр, причем входы однотактных преобразователей подключены параллельно к источнику питания (3).

Недостатком этого преобразователя постоянного напряжения, кроме перечисленных, являются большие размеры силовых трансформаторов и повышенные потери в их обмотках, вызванные малым диапазоном изменения индукции в сердечниках, так как при этом велико число витков обмоток к их активное сопротивление. При применении сердечников с малыми потерями допустимое значение индукции является основным фактором, определяющим габариты силовых трансформаторов преобразователей и число витков в их обмотках.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей и КПД преобразователя постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения, содержащем две однотактные ячейки, присоединенные к входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторах, подключенных к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена через соответствующий

951596

25

3 выпрямитель к общему L — С вЂ” D фильтру, выходные трансформаторы снабжены соответствующими обмотками, соединенными между собой согласно-последовательно и подключенными к последовательной цепи, состоящей из введенных резистора и диода, кроме того, параллельно введеному резистору может быть включен конденсатор.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2— временные диаграммы его работы.

Устройство состойт -из двух однотактных преобразователей напряжения, работающих противофазно на общий диодно-индуктивное м костной ф ильтр 1 — 2 — 3.

Каждый из однотактных преобразователей состоит из силового транзистора 4(5), подключенного к силовому тра нсформатору 6(7), содержащему первичную 8(9), размагничивающую 10(11), выходную 12(13) и дополнительную 14(15) обмотки. При этом вторичные обмотки трансформаторов подсоединены к L — С вЂ” D фильтру 1 — 2 — 3 через выпрямительные диоды 16(17), а дополнительные обмотки соединены друг с другом через диод 18 и резистор 19. К размагничивающим обмоткам присоединены рекуперационные диоды 20 и 21.

Силовые транзисторы 4 и 5 включаются попеременно, так как управляющие напряжения на их базах сдвинуты по фазе на

180 относительна друг друга. Когда положительный импульс, подаваемый на базу, включает силовой транзистор 4, выпрямительный диод 16 начинает проводить ток и энергия поступает на выходной дроссель 2 и нагрузку преобразователя. На этом этапе начинает увеличиваться намагничивающий ток в первичной обмотке 8 силового трансформатора 6, намагничивая его в прямом направлении.

В то же время за счет ЭДС на обмотке 14 начинает протекать ток по цепи !4—

18 — 19 — 15 —,14, при этом происходит намагничивание силового трансформатора 7 в обратном направлении путем протекания намагничивающего тока по дополнительной обмотке 15. Когда импульс на базе силового транзистора 4 становится равным нулю, транзистор 4 выключается, выпрямительный диод 16 запирается и часть энергии, накопленной в дросселе 2, передается через шунтирующий диод 1 в нагрузку преобразователя. Одновременно с этим намагничивающий ток силового трансформатора 6 начинает убывать, протекая через размагничивающую обмотку 10 и рекуперационный диод 20, замыкаясь через источник питания преобразователя постоянного напряжения. В это же время идет процесс естественного размагничивания трансформатора 6.

При подаче положительного импульса на базу силового транзистора 5 транзистор 12 открывается, выпрямительный диод 19 начинает проводить, и энергия через выходной дроссель 2 начинает поступать в нагрузку преобразователя. Во время открытого состояния коммутирующего транзистора 5 силовой трансформатор 7 намагничивается в прямом направлении путем протекания намагничивающего тока по первичной обмотке 9, а силовой трансформатор 6 намагничивается в обратном направлении, путем протекания его намагничивающего тока по дополнительной обмотке 14, по цепи 15 — 14 — 18 — 19 за счет возникшей

ЭДС на обмотке 15. Когда импульс на базе транзистора 5 становится равным нулю, он выключается, выпрямительный диод 17 запирается, часть энергии, накопленной в дросселе, передается через диод 1 в нагрузку преобразователя, поддерживая ток нагрузки преобразователя постоянным. Одновременно с этим начинается процесс естественного размагничивания трансформатора 7 путем протекания его намагничивающего тока через размагничивающую обмотку 13 и рекуперационный диод 17. При подаче положительного имт уфса на базу силового транзистора 4 все прЬцессы повторяются.

Резистор 21 служит ограничителем тока и предотвращает черезмерное увеличение тока силовых транзисторов при насыщении сердечников силовых трансформаторов преобразователя в обратном направлении по цепи 15 — 14 — 18 — 19 — 15.

На фиг. 2 показаны ток коллектора силового транзистора 4, ток коллектора силового транзистора 5, напряжение на обмотке 8, напряжение на обмотке 9, напряжение на резисторе 19.

В известных однотактных преобразователях изменение индукции в сердечниках трансформаторов не превышает значения

ЛВ = В5 — B> (B5 — индукция насыщения материала сердечниика,  — остаточная индукция в материале сердечника при напряженности внешнего магнитного поля равной нулю) в данном техническом решении изменение индукции в сердечниках может достигать значения ДВ=2В5.

Таким образом, в данном преобразователе путем введения цепи взаимного перемагничивания силовых трансформаторов диапазоны изменения индукции в сердечниках трансформаторов увеличены, а габариты силовых трансформаторов преобразователя и потери в их обмотках, по сравнению с известным техническим решением, уменьшены.

Для уменьшения мощности, выделяемой в резисторе .19 в виде тепла, целесообразно параллельно резистору устанавливать конденсатор, емкость которого выбирается из условия, что сопротивление конденсатора на частоте следования импульсов напряжения значительно меньше сопротивления резистора 19.

951596

Формула изобретения

Фиг. 1

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий две однотактные ячейки, подключенные к входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторах, подключенных к первичной обмотке выход. ного трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена через соответствующий выпрямитель к общему 1.— С вЂ” D-фильтру, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения КПД, выходные трансформаторы снабжены соответствующими дополнитель6 ными обмотками, соединенными между собой согласно-последовательно и подключенными к последовательной цепи, состоящей из введенных резистора и диода.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что параллельно введенному резистору включен конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3313938, кл. 321 — 44, 1967.

2. «ЭТВА». М., «Советское радио», 1977, №9, с.95.

3. «Электроника», 1978. № 3, т. 51, с. 56.

951596

Составитель Т. Ершова

Редактор А. Дол инич Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 5715/70 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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