Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

(19 3 135 5 Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ЕНИ ИСАНИЕ ОГО на- ойиАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Использование: повышение КПДдежности. Сущность изобретения: ус ство содержит источник питани управляемый ключевой элемент (тра Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания, и может быть использовано для питания стабилизированным постоянным или импульсным напряжением систем радиотехнических устройств, изделий квантовой. электроники и др.Известны ключевые преобразователи постоянного напряжения в постоянное, в которых снижение динамических потерь в регулирующем транзисторе при включении достигается введением демпфирующего дросселя, запасенная энергия которого с помощью дополнительного диода рассеивается на резисторы, либо возвращается в нагрузку,стор) 2, демпфирующий дроссель 3, накопительный конденсатор 5, соединенные последовательно. Обратный диод 6 и демпфирующий конденсатор 7 включены между точкой соединения дросселей 3,4 и общим выводом, Дроссель 3 зашунтирован цепочкой из диода 11 и конденсатора 12, общая точка соединения которых через диод 13 подключена к общему выводу. Дроссель 4 зашунти рован цепочкой из конденсатора 10, диода 9 и дополнительного дросселя 8. Точка соединения конденсатора 10 с диодом 9 через диод 14 подключена к общему выводу. Цепь перезаряда, включающая диоды 13,14, позволяет обеспечить передачу энергии конденсаторов 10,12 в накопительный конденсатор 5. При этом обеспечивается полная передача запасенной энергии в реактивных элементах, Форма тока транзистора 2 близка к прямоугольной. 1 ил. В этих устроиствах имеют место повышенные импульсные напряжения на регулирующем транзисторе и динамические потери при его выключении, что снижает надежность и КПД из-за передачи накопленной энергии демпфирующего дросселя в резистор.Известен преобразователь, содержащий ключевой элемент - регулирующий транзистор, последовательно с которым соединены накопительные конденсатор и дроссель, образующие 1 С-фильтр, демпфирующий дроссель с цепью откачки запасенной энергии, обратный диод, последовательно соединенные демпфирующий конденсатор и второй диод, включен 174126610 15 20 25 30 35 40 50 55 ные параллельноС-фильтру, общая точка демпфирующего конденсатора и второго диода связана с цепью зарядки демпфирующего конденсатора, включающей дополнительные дроссель, третий диод и ключ (транзистор), и емкостный делитель входного питающего напряжения.Недостатками этого устройства является пониженная надежность из-за наличия дополнительного ключевого транзистора, необходимости организации дополнительных цепей управления и питания дополнительного транзистора. Кроме того, устройство имеет низкий КПД, поскольку энергия демпфирующего дросселя не используется, а выделяется в резисторе.Указанные недостатки особенно проявляются при работе преобразователей с входным питающим напряжением 300-600 В и при использовании серийно выпускаемых ключевых тоанзисторов с относительно большим временем переключения.Цель изобретения - повышение КПД и надежности за счет уменьшения динамических потерь в управляемом ключевом элементе, возврата запасенной энергии в демпфирующихС-элементах в нагрузку и обеспечения условий замедленного нарастания напряжения на дросселях.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения источника питания и нагрузку, соответственно первую последовательную цепь из управляемого ключевого элемента, демпфирующего дросселя, накопительного дросселя и накопительного конденсатора, включенную между входным и общим выводами, а также вторую последовательную цепь из демпфирующего конденсатора, диода и дополнительного дросселя, причем накопительный конденсатор включен между входным и общим выводами, а между точкой соединения дросселей первой последовательной цепи и общим выводом включен обратный диод, дополнительно введена третья последовательная цепь из диода и конденсатора, включенная параллельно демпфирующему дросселю, и два дополнительных диода, один из которых включен между точкой соединения диода и конденсатора второй последовательной цепи и общим выводом, а другой - между точкой соединения диода и конденсатора третьей последовательной цепи и общим вы водам.На чертеже представлена схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное,Преобразователь содержит источник питания 1, управляемый ключевой элемент - транзистор 2, демпфирующий дроссель 3, накопительный дроссель 4, накопительный конденсатор 5, соединенные последовательно обратный диод 6 и демпфирующий конденсатор 7, включенные между точкой соединения дросселей 3 и 4 и общим выводом устройства. Параллельно дросселю 4 включена цепочка из последовательно соединенных дополнительного дросселя 8, первого диода 9 и первого конденсатора 10,Параллельно дросселю 3 включена цепочкаиз последовательно соединенных второгодиода 11 и второго конденсатора 12. Конденсаторы 10,12 одним выводом связаны с точкой соединения накопительного 4 и демпфирующего 3 дросселей, а точки соединения диодов 9,11 и конденсаторов 10,12 подключены соответственно через четвертый 13 и пятый 14 диоды к общему выводу источника питания 1, Диоды 13,14 включены согласно первому 9 и второму 11 диодам. Преобразователь работает следующимобразом. При отпирании транзистора 2 от источника напряжения 1 через демпфирующий 3 и накопительный 4 дроссели происходит зарядка конденсатора 5 через демпфирующий дроссель 3 и резонансная зарядка демпфирующего конденсатора 7, Одновременно происходит резонансная зарядка конденсатора 10 через дополнительный дроссель 8 и диод 9 до уровня, определяемого соотношением напряжения на входе Епит и выходе Овых, При напряжении Овых 1/2 Епит конденсатор 10 заряжается до напряжения Епит, а при Овых 1/2 Епит напряжение равно (Епит-Овых)2, Вначале происходит накопление энергии в дросселе 8. После достижения напряжения на конденсаторе 10, равного Епит-Овых, напряжение на дросселе 8 меняет полярность, начинается процесс отдачи энергии дросселя 8 в конденсаторы 10 и 5, При достижении на дросселе 8 напряжения, равного выходному напряжению Овых, оставшаяся энергия передается в конденсатор 5 через диоды 9,14,При выключении транзистора 2 в начальный момент происходит разрядка конденсаторов 7 и 10 током дросселя 4, Скоростью разрядки этих конденсаторов определяется скорость нарастания напряжения на транзисторе 2,При достижении напряжения на конденсаторе 7, равного напряжению на конденсаторах 10 и 12 с учетом падения напряжения на диодах 14,13, происходит одновременная разрядка через дроссель 41741266. 35 оставитель В.Пшеничниковехред М. Моргентал Корректор Т.Малец Редактор В,Фельдма каз 2092 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 всех трех конденсаторов 7,10,12. После их разрядки дальнейшая их перезарядка не происходит, так как ток дросселя 4 протекает через обратный диод на накопительный конденсатор 5.Таким образом, к следующему включению транзистора 2 в дросселях 3,4 и конденсаторах 7,10,12 токи и напряжения отсутствуют, запасенные энергии в этих элементах равны нулю.При очередном включении процессы повторяются, Таким образом, обеспечивается практически полная передача запасенных энергий в реактивных элементах в нагрузку, за счет чего и достигается повышенный КПД.За счет резонансной цепи, включающей дроссель 8, обеспечивается увеличение проходящего тока через транзистор 2 на величину его спада при разрядке дросселя 4, форма тока приближается к прямоугольной. Это влечет увеличение передаваемой энергии, улучшается использование транзистора по току. Кроме того, указанная цепь позволяет существенно уменьшить скорость нарастания напряжения на реактивных элементах за счет увеличения величины емкости конденсаторов при выключении транзистора и передачи избыточной энергии в дросселе 8 в нагрузку при выходном напряжении Оцх 1/2 Егт, Тем самым достигается эффективная работа преобразователя,Формула изобретения Преобразователь постоянного напря жения в постоянное, содержащий входной,выходной и общий выводы для подключения источника питания и нагрузки, соответственно первую последовательную цепь из управляемого ключевого элемента, демпфи рующего дросселя, накопительного дросселя и накопительного конденсатора, включенную между входным и общим выводами, а также вторую последовательную цепь из демпфирующего конденсатора, ди ода и дополнительного дросселя, причемнакопительный конденсатор включен между выходным и общим выводами, а между точкой соединения дросселей первой последовательной цепи и .общим выводом 20 включен обратный диод, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, дополнительно введена третья последовательная цепь из диода и конденсатора, включенная параллельно демпфиру ющему дросселю, и два дополнительныхдиода, один из которых включен между точкой соединения диода и конденсатора второй последовательной цепи и общим выводом, а другой - между точкой соедине ния диода и конденсатора, третьей последовательной цепи и общим выводом.