Однотактный конвертор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублнк н 11907531(22) Заявлено 160680 (21) 2941445/24-07с присоединением заявки Но(23) ПриоритетОпубликовано 230282. Бюллетень йо 7 51 М. Кл.з 6 05 Р 1/64Н 02 М 3/335 Государственный комитет СССР по делам изобретенийн открытий53 УДК 621. 316. 722.1(088 8) Дата опубликования описания 230232(54) ОДНОТАКТНЫЙ КОНВЕРТОР Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствампреобразования параметров электроэнергии и может быть использовано приразработке вторичных источников питания.Известны схемы однотактных конверторов, состоящих из входного фильтра,последовательно соединенных транзисторов обратного диода и 1,С фильтра,в которых выравнивание напряженийна транзисторах обеспечивается параллельно включенными резисторами 1.Основной недостаток таких схем заключается в отсутствии выравниваниянапряжений между транзисторами в моменты их переключений.Известны также однотактные конверторы с последовательно включенными.транзисторами, в которых выравнивание напряжений на закрытых транзисторах обеспечивается эа счет дополнительного источника напряжения, выполненного в виде выпрямителя, связанного со вторичной обмоткой дросселяфильтра 2,Недостатком известных устройствявляется плохое выравнивание напряжений в режимах, когда выходное напряжение конвертора приближается к входному или когда выходное напряжение значительно меньше входного,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее включенный в силовуюшину транзисторный ключ, включающийдва последовательно (соединенных транзистора и схему управления, дополнительный источник напряжения на входеустройства, связанного через раэвязывающий диод с общей точкой транзисторов и 1 С-фильтр на выходе устройства, шунтированный обратным диодом 315 Недостатком данного устройстваявляется повышенная масса и.габариты,так как .источник вспомогательных напряжений должен быть рассчитан на мак.симальное входное напряжение питания.Цель изобретения - улучшение массо-габаритных характеристик конвертора.Поставленная цель достигается тем,что в однотактном конверторе, содер жащем включенный в силовую шину транзисторный ключ, состоящий из двухпоследовательно соединенных транзисторов и блока управления, дополнительный источник напряжения на входе 30 конвертора, соединенный через развя 907531эывающий диод с общей точкой транзисторов, и ЬС-фильтр на выходе конвертора, шунтированный обратным диодом,дополнительный источник напряжениявыполнен в виде полумостового преобразователя постоянного напряжения впостоянное, входные и выходные конденсаторы фильтров которого включены согласно в последовательную цепочку, подключенную к входным зажимам конвертора. На чертеже показана принципиальная схема конвертора.Конвертор состоит иэ входного емкостного фильтра 1, включающего конденсаторы 1, 1 и 1, транзисторов 2 и 3, обратного диода 4, блока 5 управления, выходного ЬС-фильтра 6, полумостового преобразователя, включающего в себя транзисторы 7 и 8 трансформатор 9 и выпрямитель 10, и раэ вязывающего диода 11.Конденсаторы 1, 1 и 1 З соединены между собой последовательно и подключены ко входу кОнвертора, в диагональ моста, образованного конденса торами 1 , 1 и транзисторами 7 и 8, включена первичная обмотка трансформатора 9, вторичная обмотка которого через выпрямитель 10 нагружена на конденсатор 1. Развязывающий диод 11 ЗО своим анодом связан с общей точкой конденсаторов 1 и 1 з, а катодом - с общей точкой трансформаторов 2 и 3, базы которых связаны с выходами схемы 5 управления. 35Конвертор работает следующим образом.Блок 5 управления переключает транзисторы 2 и 3 таким образом, что момент включения транзистора 3 опережает момент включения транзистора 2, ф а момент выключения транзистора 3 отстает от момента выключения транзистора 2. При таком управлении трайзистор 2 переключается внутри интервала открытого состояния транэисто ра 3. Всякий раз, когда транзистор 3 оказывается открытым при закрытом состоянии транзистора 2, ток дросселя фильтра 6 протекает по раэвяэывающему диоду 11, а к закрытому транзис тору 2 прикладывается напряжение, равное величине (Н+П +Уз ) -(з= - Ъгде У,(, У и- йапряжение на конденсаторах 1, 1 и 1 З соответственно.Для того чтобы к закрытому транзистору 2 в таком режиме работы прикладывалось напряжение, равное величине 0,5 Уп, необходимо выполнение условия У, = 0,5 1)п или Уз = Ц( + 02. Так как конденсатор 1 по отношению к конденсаторам 1 и 1разряжается 60 дополнительным током, протекающим по диоду 11, то напряжение У стремится в процессе работы к уменьшению, а напряжениеи Остремятся к возрастанию.65 Выполнение условия и- =О +ц =0 5 Я,1 2 ф обеспечивается работой полумостового преобразователя (транзисторы 7 и 8, трансформатор 9, конденсаторы 1 и 12, выпрямитель 10) . Всякий раэ, когда напряжение 3, + У 2) становится выше напряжения У, дйоды выпрямителя 10 открываются, и конденсатор 13 начинает подзаряжаться дополнительным током, приведенное значение которого на первичной стороне трансформатора 9 обеспечивает разряд излишне заряженных конденсаторов 1 и 1. При Юг 0,5(Э всегда будут обеспечены условия. Ц =ц=0,25 У и =У +У =0,5 п . Следует заметить, что работа .преобразователя не можетпривести к неконтролируемому рОсту напряжения , так как при П)у(У +) диоды выпрямителя 10 закрыты.Отличия и преимущества предлагае- могО устройства по сравнению с известным состоят в следующем.В известном устройстве дополнительный преобразователь напряжения расчитан на полное напряжение питания, что в случае применения во всей схеме одинакового типа транзисторов требует четырех транзисторов для полумостового варианта (или восьми транзисторов для мостовой схемы). В предлагаемом устройстве входное напряжение преобразователя не может превысить величины 0,5 О, а потому число транзисторов в нем сокращено до двух, что упрощает схему и снижает ее массу и габариты. Следует заметить, что при построении преобразователя, рассчитанного на полное напряжение питания, необходимо вновь применять определенные меры по выравниванию напряжений на последовательно включенных транзисторах преобразователя, что также усложняет схему.Вторым отличием предлагаемого устройства является то, что конденсаторы 1, 1 и 1одновременно выполняют роль входного фильтра конвертора, входных плеч полумостового преобразователя и выходного фильтра преобразователя, тогда как в известной схеме все эти функции выполняются отдельными конденсаторами, что ведет к ухудшению массы и габаритов схемы. То,что входной фильтр предлагаемого конвертора выполнен из трех последовательно включенных конденсаторов, не ведет к росту установленной мощности фильтра, так как конденсаторы.1 и 1выбираются на рабочее напряжение 0,25 Оп, а конденсатор 13 на напряжение 0,5 и, На практике(при и ,600 В) последовательное соединение электрических конденсаторов часто бывает необходимым из-эа отсутствия элементов с достаточно высоким напряжением.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным ха/ 7 Тираж 908ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раушска 590 5 За оектная, 4 ППП Патентф, г. Ужгород ил рактеризуется меньшей массой и габаритами, что и делает это устройствоболее предпочтительным для применения,Формула изобретения Однотактный конвертор, содержащий включенный в силовую шину транзисторный ключ, состоящий из двух последовательно соединенных транзисторов и блока управления, дополнительный источник напряжения на входе конвертора, соединенный через развязывающий диод с общей точкой транзисторов, и ЬС-фильтр на выходе конвертора, шунтированный обратным диодом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массо-габаритных характеристик устройства, дополнительный источник напряжения выполнен ввиде полумостового преобразователяпостоянного напряжения в постоянное,входные и выходные конденсаторыфильтров которого включены согласно впоследовательную цепочку, подключенную к входным зажимам конвертора. И"точники Информации,принятые во внимание при экспертизе1. Коссов О.А. Усилители мощностина транзисторах, М., фЭнергия,19702Электронная техника и автоматика. Под. ред. Ю.И. КоНева. Вып. 11,М., фСов. радио, 1980, с. 443. Авторское свидетельство СССРМ 675554, кл. Н 02 М 3/155, 1977,