Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик384054Ф фщ(5 М. Кл.а Н 02 М 3/335 Государственный комнтет Опубликовано 23.11,81. Бюллетень43Дата опубликования описания 23.11.81оо делан наооретеннй н открытий(72) Авторы изобретен Н. И. Дуплин, С. Р. Иванов, А, В, Мина Рязанский радиотехнический инсти(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕИзвестны также одно ватели постоянного напр для уменьшения динамич ности последовательно с тором включена первичн ограничительного дроссе пера ции которого чере диод связана с источни тактные преобразояжения, в которых еских потерь мощсиловым транзисая обмотка токо ля, обмотка рекуз развязывающий ком пита ния 12 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 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 13.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 ВЕС-фильтр, вспомогательного источника питания, широтно-импульсного модулятора и источника управляющего сигнала, дополнительно введен трехобмоточный дроссель, две обмотки которого включеныпоследовательно с соответствующими транзисторными ключами, а одна через развя.зывающий 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 51 Р пающие синхронно и синфазно на базовые цепи транзисторных ключей 7 и 8. Наличие дополнительных, замкнутых между собой обмоток 15 и 16, на магнитопроводах дросселей 1 и 12 обеспечивает выравнивание 4 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 конденсаторах8 и9 стремятся установиться пропорциокально виткам обмоток 15 и 16 дросселей.При открытых транзисторах 7 к 8 происходитвыравнивание напряжений на входных конденсаторах 1 и 2, при равенстве витков обмоток 15 и 16 выравнивание напряжений осуществляется с достаточной точкостью. с обмотками 4 - 6, транзисторные ключи 7и 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 выходныхфильтров 8 и 19, нагрузочный резистор20, вспомогательный источник питания 21,развязывающий диод 22, широтно-импульсный модулятор 23 и источник управляюще Рго сигнала 24.Входные зажимы конверторов, связанныес конденсаторами входных фильтровк 2,подключены через обмотки 4 и 5 токоограничительного дросселя 3 к транзисторным2ключам 7 и 8, которые нагружены через соответствующие И.С-фильтры 9 - 13 - 19и 10 - 14 - 18 на общий резистор нагрузки 20.Обмотки 13 и 14 дросселей5 и 16 соответственно. замкнуты между собой через резистор 17. Обмотка рекуперации 6 дросселя ЗР3 через развязывающий диод 22 подключенак выходу вспомогательного источника питания 21, связанного с широтно-импульсныммодулятором 23. Последний своими выходами соединен с базовыми цепями транзисторных ключей 7 и 8, а входом - с источ- зфником управляющего сигнала 24.Преобразователь работает следующимобразом,Широтно-импульсный модулятор 23 посигналу управляющего источника 24 выра- Рбатывает управляющие импульсы, постуГ 1 ри 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 икдуктивности дросселя 3 процесс возрастания тока ключей до момента восстановления обратного сопротивления диодов 9 и 1 О происходит при малом напряжении коллектор-эмиттер транзисторов, что и определяет практическое отсутствие потерь в них. Возврат запасенной в дросселе 3 энергииесуществляется с помощью обмотки рекуперации 6, соединенной через диод 22 к выходу вспомогательного источника питания 21;По сравненкю с известным преобразова. телем 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 указа нкых 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 двух- обмоточном 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 оставнтель Н. Цнш ред А. Бойкас аж 733 твенного комнт ретений н отк 35. Раушская г. Ужгород, ул вскаяКорректор АПодписноеета СССРытнйаб., д. 4/5Проектная, 4 едактор Н. Гунькоаказ 10250/81ВНИИпо113035,Филиал ПП ТнрИ Государс делам нзоб Москва, Ж -П сПатентэ,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 Р 1.С-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 обмоточный дроссель, две обмотки которого включены последовательно с соответствующнми транзнсторныМн ключами, а одна через развязывающнй диод подключенак выходу вспомогательного источника питания, сглаживающие дросселя указанных01.С-фильтров конверторов снабжены дополнительнымн обмотками, замкнутымнмежду собой через резисторИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР,% 384177, кл. Н 02 М 3(14, 1973.2. Машуков Е. В. Уменьшение динамических потерь в транзисторных импульсноусилителях мощности. - В кн. ЭТВа,Под ред, Ю. И. Конева. Вып, 2. М., Советское радио, 971.3. Устройства вторичных источниковэлектропитания РЭА, М МДНТП, 1976,с. 118,