Преобразователь напряжения

ПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 010279 (21) 2721519/24-07 (51)М Кл 0 05 Г 1/56 с присоединением заявки Но(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных усилителях и стабилизаторах постоянного напряжения.Известны преобразователи постоянного напряжения, содержащие силовой транзисторный ключ, магникный токо- ограничивающий элемент, С-фильтр ИНедостатками известного преобра зователя являются низкий КПД и повышенные масса и габариты, что обусловлено работой магнитного токоограничивающего элемента в линейном режиме и перемагничиванием его сердечни ка по неполному циклу,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь постоянного 2 О напряжения, содержащий силовой транзисторный ключ, трехобмоточный токо" ограничивающий дроссель, рекуперационный диод, сглаживающий дроссель, демпфирующий диод и выходной конден сатор.Этот преобразователь также характеризуется низкими массо-габаритны" ми показателями, что особенно резко .проявляется при эффективном ограни" аО чении амплитуды прямых токов во вре-мя открывания транзистора силовогоключа,Цель изобретения - уменьшениемассы и габаритов преобразователя.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе, содержащемсиловой транзисторный ключ, С-выходной фильтр, демпфирующий и рекуперациониый диоды, трехобмоточный токоограничивающий дроссель, его перваяобмотка включена последовательно всиловую цепь транзисторного ключа,вторая последовательно в цепь демпфи.рующего диода, а третья через рекуцерациоииый диод подключена к выходному конденсатору. При этом для маломощных преобразователей токоограничивающий дроссель имеет две обмотки, причем первая обмотка зашунтирована последовательно соединенным рекуперационным диодом и резистором, либо этим диодом и стабилитроном, либо одним диодом.На фиг. 1 представлена схема преобразователя напряжения,а на Фиг.2 схема маломощного преобразователя напряжения.Преобразователь напряжения содер. жит источник 1 питания, транзистор 2, работающий в ключевом режиме, демлфирующий диод 3, сглаживающий дроссель 4, выходной конденсатор 5, к которому подключена нагрузка б и трехобмоточный токоограничивающий дроссель 7, обмотки которого расположены на сердечнике 8. При этом обмотка 9 включена в силовую цепь транзистора, обмотка 10 - в цепь демпфирующего диода, а обмотка 11 через рекуперационный диод 12 соединена с выходным конденсатором 5.В маломощном преобразователе постоянного напряжения токоограничиваю-, щий дроссель 7 выполнен двухобмоточ-, ным, параллельно обмотке 9 которого включены последовательно соединенные стабилитрон и рекуперационный диод 12.Работа преобразователя происходит следующим образом.Когда транзистор 2 закрыт, энергия, накопленная в сглаживающем дросселе 4 за время открытого состояния транзистора 2, через демпфирующий диод 3 передается в нагрузку б. При этом ток нагрузки, протекающий по обмотке 10 токоограничивающего дросселя 7, перемагничивает сердечник 8 в направлении например - ВаПри отпирании транзистора 2,вследствие инерционности демпфирующего диода 3, связанной с наличием объемного заряда, напряжение источника 1 питания прикладывается к последовательно включенным обмоткам 9 и 10 токоограничивающего дросселя 7. Сердечник 8 перемагничивается в обратном направлении, т.е . в сторону + Вз, и происходит ограничение тока, запйрающего демпфирующий диод 3. Рекуперационный диод 12 удерживается в запертом состоянии под действием обратного напряжения, равного сумме напряжений на обмотке 11 токоограничивающего дросселя 7 и .нагрузке б. Параметры токоограничивающего дросселя 7 выбираются таким образом,чтобы за время рассасывания объемного заряда в демпфирующем диоде 3 при максимальном напряжении источника 1 питания обеспечивался ненасыщенный режим работы сердечника 8. Коллекторный ток 3 транзистора 2 за время рассасывания объемного заряда в демп" фирующем диоде 3 достигает значения, определяемого выражениемч 9=3 /(1 - )1 Огде 3 - ток нагрузки 6;Я И - соответственно число вит 1 Оков обмоток 9 и 10 токо- ограничивающего дросселя 7.При запирании транзистора 2 энергия, накопленная в токоограничиваю щем дросселе 7 за время открытогосостояния транзистора 2, через обмот-ку 11 и рекуперационный диод 12 сбрасывается в нагрузку б. При этом кзакрытому транзистору 2 прикладывается напряжение О, определяемое выражением., Они 9+щ 1 аО Цгде О - напряжение источника 1 пиВтания;О - напряжение на нагрузке б,число витков обмотки 11 то-коограничивающего дросселя 7.атак 9 +ООтношение - выбирается такимлобразом, чтобы суммарное напряжение О не превышало допустимое коллекторное напряжение транзистора 2.Далее описанные процессы повторяются периодически с частотой переключения транзистора 2.В маломощноМ преобразователе с целью упрощения схемы использован токоограничивающий дроссель 7 с двумя обмотками 9 и 10. После запирания транзистора 2 энергия, накопленная . в токоограничивающем дросселе 7 за время открытого состояния транзистора 2, рассеивается в стабилитроне, поступая в него через рекуперационный диод 12. Так как упрощение схемы преобразователя сопровождается . уменьшением его КПД, то использование этого преобразователя целесообПри низких частотах преобразова" ния стабилитрон может отсутствовать, а обмотка 9 токоограничивающего дросселя 7 шунтируется диодом либо последовательно соединенными диодом и резистором.Указанное включение обмоток токо- ограничивающего дросселя 7 позволяет уменьшить необходимую индуктивность этих обмоток при более эффективном ограничении амплитуды прямых токов при переключении транзистора 2, в результате чего уменьшаются масса и габариты преобразователя,40 45 50 Формула изобретения 1, Преобразователь напряжения,содержащий силовой транзисторный ключ, ЕС-выходной фильтр, трехобмоточный токоограничивающий дроссель,демпфирующий и рекуперационный диоды, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов первая из обмоток токоограничивающего дросселя включена последователь. но в силовую цепь транзисторного ключа, вторая последовательно в цепь демпфирующего дигща, а третья 55 60 45 З 5,разно лишь для преобразования малой мощности.773596 Составитель И. Никитинактор Н. Горват Техред Н. Ковалева Корректор Г. Назарова Покомитета СССРи открытийушская наб.,504/61 ВНИИПИ Гос по делам 113035, МоЗака ираж 956арственногизобретенива, 1 К,сное 4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 через рекуперационный диод подключена к выходному конденсатору.2. Преобразователь напряжения поп1 о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения при маломощном выходе преобразователя, токоограничивающий дроссель выполнен 5двухобмоточным, причем параллельнопервой обмотке подключена шунтирующая цепочка.3. Преобразователь по и. 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что шунтирующая цепочка выполнена в виде последовательно соединенных рекуперационного диода и стабилитрона,4. Преобразователь по и. 2, о тлич ающи йс я тем, чтошунтиФ рующая цепочка выполнена в виде последовательно соединенных рекуперационного диода и резистора.5. Преобразователь по и. 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что шунтирующая,цепочка выполнена в виде рекуперационного дирда. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 280572, кл. Н 02 М 3/20, 1970, 2. Сб. Миниатюризация вторичныхисточников электропитания электроннойаппаратуры, МДНТИ им. Ф.Э.Дзержинско"