Преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ог М 3/3 еГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ Н АВ 1 ОРСКОМУ СВИДЕ ЬСТ 4-07 но опитаниеашин. М.,с, 3.30.во СССР1981. 4)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТНАПРЯЖЕНИЯ, содержащий инверт ННОГО тран 3.84, Бюл. В 20 Филиппов и А.А, М 14,58(088.8) ртчян Ж.А. Электр -вычислительных м1980, с. 167, ри рское свидетельст кл. Н 02 М 7/06,.,801 О 95327 А сформатор и выпрямитель, подключенныйвыходом к выходным выводам преобразователя, вторичная обмотка трансформатора соединена с диодами выпрямителяпо двухполупериодной схеме со среднейточкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения высокочастотных импульсных помех на выходе преобразователя и его упрощения, вторичнаяобмотка трансформатора выполнена ввиде двух секций, пространственноразнесенных одна от другой на магнитопроводе трансформатора.1 1095Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано висточниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, критичной к уровню высокочастотных импульсных помех.5Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий выпрямитель на выходе, в котором для уменьшения уровня высокочастотных помехпараллельно диодам выпрямителя подклю 10чены КС-цепочки Г 1 3,Недостатком известного преобразователя является малая эффективностьКС-цепочек при низком входном сопротивлении выпрямителя.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяпреобразователь постоянного напряжения, содержащий инвертор, трансформатор и выпрямитель, подключенныйвыходом к выходным выводам преобразователя, вторичная обмотка трансформатора соединена с диодами выпрямителя по двухполупериодной схеме выпрямителя со средней точкой - 21.25Однако известный преобразовательхарактеризуется большим уровнем импульсных помех на выходе и сложностью,которая обусловлена тем, что дляуменьшения величины высокочастотных30помех, генерируемых преобразователем,последовательно с диодами выпрямителя включены дроссели, зашунтированныедополнительными диодами,Целью изобретения является уменьшение высокочастотных импульсных помех на выходе преобразователя и егоупрощение.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе постоянногонапряжения, содержащем инвертор,трансформатор и выпрямитель, подключенный выходом к выходным выводампреобразователя, вторичная обмоткатрансформатора соединена с диодамивыпрямителя по двухполупериодной схеме со средней точкой, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух секций, пространственно разнесенных одна от другой на магнитопроводе трансформатора,50На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - схема замещенияего выпрямителя.Преобразователь содержит инвертор 1,55трансформатор инвертора 2, двухполупернодный выпрямитель 3, нагрузку 4,выходные выводы преобразователя 5,327 2магнитопровод 6 трансформатора 2, первичную обмотку 7, секции 8 вторичной обмотки, ЭДС 9 и 10 секций 8 вторичной обмотки, индуктивности рассеяния и активные сопротивления 11, 12.и 13, 14 секций 8 вторичной обмотки, распределенную емкость 15 между секциями вторичной обмотки 8, эквивалентные емкости 16 и 17 переходов диодов выпрямителя 3, диоды 18 и 19 выпрямителя 3.Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.Пусть в первый полупериод ЭДС 9 и 10 секций 8 вторичной обмотки трансформатора 2 действует в направлении указанном знаками "+" и "-". На этом интервале времени ток нагрузки проходит по контуру: (+) источника ЭДС 911-13-18-4-(-) источника 9. Конденсаторы 15 и 17 заряжаются приблизительно до величины напряжения, равного сумме ЗДС обоих секций 8 вторичной обмотки с полярностью, указанной без скобок. Конденсатор 16 в это вр- мя зашунтирован диодом 18 выпрямителя 3, При смене полярности ЭДС 9 и 10 (указано в скобках) ток нагрузки через индуктивность 11 в первоначальный момент продолжает течь в том же направлении, поэтому диод 18 открыт, Второй диод 19 в это время также открыт, Длительность коммутационного проЦесса в контуре, образованном элементами схемы и их паразитными параметрами, определяется временем восстановления запирающих свойств диода 18 и индуктивно-емкостными параметрами элементов контура коммутации: индуктнвностями 11 и 12 и емкостями 15,.16 и 17. До тех пор, пока не восстановятся запирающие свойства диода 18, запасенная энергия в индуктивности 11 и емкоСти 15 замыкается через оба открытые диоды выпрямителя 3. После запирания диода 18 начинается процесс высокочастотных колебаний в контуре, обусловленных обменом энергии реактивных элементов 11, 12, 15, 16 и 17.При этом, поскольку межэлектродные емкости диодов выпрямителя 3 много меньше межсекционной емкости 15 вторичной обмотки 8, длительность переходного процесса и энергия высокочастотных колебаний всецело определяются энергией, запасенной в индуктивности 11 и емкости 15, а также вели(2) 15 Заказ 3615/38 Тираж 667 Подписное ал ППП Ъатентп, г. Ужгород, ул.Проектная,4 чинами индуктивностей, емкостей и сопротивлений контура коммутации.Энергия, запасаемая в эквивалентной емкости контура, равнаС Е5ьс 2где Ь = Ь + Ь - индуктивность вто 11 12ричной обмотки трансформатора, а ширина резонансной кривой (полоса пропускания контура) обратно пропорци ональна добротности.Из выражения (1) следует, что поскольку величина Е определена требуемым значением выходного напряжения преобразователя, то единственным па раметром, с помощью которого возможно уменьшить энергию В/Ч-колебаний, является величина емкости С, поскольку емкости С и С , обусловленные структурой переходов диодов выпрямителя 3, 30 изменить нельзя.Из выражения (2) следует, что сужение резонансной кривой (увеличение добротности контура) можно добиться увеличением суммарной индуктивности рассеяния Ь е вторичной обмотки тран,сформатора 2 и уменьшением емкости С, т,е. уменьшением емкости между секциями 8 вторичной обмотки. Наиболее простое и эфФективное решение этих 40 вопросов - пространственное разнесение на магнитопроводе 6 трансформатора 2 секций 8 вторичной обмотки. Конструктивное выполнение зависит от типа магнитопровода 6; при тороидальном типе магнитопровода необходимо секции 8 вторичной обмотки наматывать раздельно, без перекрытия витков секций друг с другом; при стержневом магнитопроводе сеции 8 можно расположить, например, на разных стержнях; при броневом магнитопроводе секции 8 можно пространственно разнести по высоте одного стержня.Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно уменьшить высокочастотные электромагнитные помехи без введения дополнительных элементов, а только за счет изменения конструкции трансформатора, поскольку ограничивается величина бросков сквозных токов за счет увеличения индуктивности в контуре коммутации, и уменьшается время и энергия В/Ч колебаний в связи с исключением паразитной емкости между секциями вторичной обмотки. 1Эффективность данного решения подтверждена результатами эксперимента на макете преобразователя мощностью 24 Вт, напряжением 12 В и рабочей частотой 18 кГц. Амплитуда В/Ч пульсаций при выполнении вторичных обмоток трансформатора сдвоенным проводом на тороидальном магнитопроводе с размерами 31/18,5-7 из Феррита марки М 2000 достигла 40 мВ. При пространственном разнесении секций вторич,ной обмотки на магнитопроводе амплитуда В/Ч пульсаций уменьшилась до 0,5 мВ, т.е. на 38 дБ.