Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

(51)4 Н 02 И 3/3 ПИСАНИЕ РЕТЕНИ ТЕЛЬСТВ Н АВТОРСКО 5чанино О т. на 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Винницкий завод радиотехнической аппаратуры(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯН ГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ по ав св. У 978293, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью повышения дежности, КПД и улучшения весогабаритных показателей,. в него введена цепочка из последовательно. соединенных первого диода, двух дополнительных обмоток выходных трансформаторов соответствующих одноАазных инверторных ячеек и второго диода, включенная параллельно входным выводам, а общая точка соединения дополнительных обмоток выходных трансАорматоров соединена через введенный дроссель со средней точкой емкостного делителя, причем направление проводимости первого и второго диодов встречное относительно полярности входных выводов.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры,По основному авт.св. В 978293 5 известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий две последовательно, присоединенные к входным выводам инверторные ячейки, каждая из которых содержит ключевой элемент, присоединенный к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через соответствующий выпрямитель присоединена к общему ЬСЭ фильтру, выход которого присоединен к выходным выводам, причем точка присоединения каждого ключевого элемента с одним из выводов первичной обмотки соответствующе"о выход ного. трансформатора подключена к соответствующему первому электроду рекуперационного диода, параллельно входным выводам присоединен введенный емкостной делитель напряжения, 25 средняя точка которого соединена с другими выводами первичных обмоток выходных трансформаторов, а каждая. из крайних точек этого делителя подключена к соответствующим вторым 30 электродам рекуперационных диодов 1 .Недостатком известного преобразователя является зависимость напряжений на конденсаторах емкостного делителя от симметрии первичной и вторичной, цепей устройства.Симметрия первичной цепи преобразователя напряжения определяется равенством активных сопротивлений первичных обмоток выходных трансформаторов инверторных ячеек, равенством длительностей импульсов управления, времен рассасывания и напряжений насыщения ключевых элементов ин верторных ячеек.Симметрия вторичной цепи преобразователя напряжения определяется равенством значений прямого напряжения выпрямительных диодов и сопротивлений нагрузки выходных выпрямителей преобразователя напряжения, равенством коэффициентов трансформации выходных трансформаторов инверторных ячеек. 55Несимметрия первичной и вторичной цепей приводит к тому, что напряжения на конденсаторах емкостного делителя становятся различными по величине. В результате этого снижается надежность и КПД преобразователя постоянного напряжения в постоянное, ухудшаются его весогабаритные показатели, так как.ухудшается траектория переключения коммутирующих транзисторов инверторных ячеек, нарушается равенство коллекторных токов коммутирующих транзисторов, появляется возможность их перегрузки, нарушается равенство токов в выпрямительных и рекуперационных диода и, как следствие, возрастает их установленная мощность.Причем значительная несимметрия напряжения емкостного делителя может приводить к одностороннему насыщению сердечника силового. трансформатора инверторной ячейки, подключаемого через коммутирующий транзистор к конденсатору делителя с большим напряжением. В коммутирующих транзисторах появляются дополнительные потери мощности, обусловленные этим явлением, а в некоторых случаях это можетприводить и к выходу их из строя,Кроме того, возникают пульсациинапряжения на нагрузке на рабочейчастоте .преобразователя постоянногонапряжения в постоянное с амплитудой,пропорциональной несимметрии на конденсаторах емкостного делителя.Подавление этих пульсаций требуетувеличения массы и габаритов выходного фильтра преобразователя.Целью изобретения является улучшение весогабаритных показателейпреобразоВателя постоянного напряжения в постоянное, повышение егонадежности и КГЩ,Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь постоянного напряжения в постоянное введена цепочка из последовательно соединенных первого диода, двух дополнительных обмоток выходных трансформаторов, соответствующих однофазныхинверторных ячеек и второго диода,включенная параллельно входным выводам, а общая точка соединения дополнительных обмоток выходных трансформаторов соединена через введенный. дроссель со средней точкойемкостного делителя, причем направление проводимости первого и второго диодов встречное относительно полярности входных выводов.1 О 15 20 25 30 40 На чертеже представлена электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное,В предлагаемом преобразователепостоянного напряжения к источникупитания подключены два последовательно соединенных однотактныхпреобразователя напряжения.Первый однотактный .преобразователь состоит из однофазной инверторной ячейки, в состав которой входит коммутирующий транзистор 1, входной конденсатор 2, выходной трансформатор 3, вторичная обмотка которого через рекуперационный диод 4и однотактный выпрямитель 5, работающий на общий диодно-индуктивно-емкостной фильтр 6-7-, подключена квыходным выводам, второй - из коммутирующего транзистора 9, входногоконденсатора 10, выходного трансфор-.матора 11, рекуперационного диода 12и однотактного выпрямителя 13. Квходным выводам преобразователя напряжения подключены соответствующиеэлектроды диодов 14 и 15, вторыеэлектроды которых соединены с соответствующими выводами дополнительных обмоток 16 и 17 соответствующихвыходных трансформаторов 11 и 3.Между точкой соединения дополнитель-.ных обмоток 16 и 17 трансформаторов3 и 11 и средней точкой входных кон-.денсаторов 2 и 10 включен дроссель18. Число витков дополнительных обмоток 16 и 17 трансформаторов 3 и 11равно числу витков первичных обмоток 19 и 20,Преобразователь постоянного напряжения в постоянное работает следующим образом.Предположим, что падение напряжения на открытых коммутирующих транзисторах 1 и 9 бесконечно мало.Транзисторы 1 и 9 работают поочередно и управляются импульсами напряжения, сдвинутыми на половину периода коммутации транзисторов.При нарушении равенства напряжений на конденсаторах емкостного делителя, напримеР О ) Оо , во время открытого состояния транзистора 1на обмотках 19 и 17 силового трансформатора 3 возникает напряжение 02,Контур протекания тока первичной обмотки 19 силового трансформатора 3замыкается по цепи 2-1-19-2. Контур протекания тока во вторичной иепи трансформатора 3 замыкается поцепи 21-5-7-8-21. К закрытому диоду4 приложено обратное напряжение, равное О , где О - напряжение источника питания преобразователя. Полярность напряжения на дополнительной обмотке 17 трансформатора 3 является открывающей для диода 15 и через него протекает ток заряда конденсатора 1 О по цепи 17-18-10-15-17,в результате чего восстанавливается симметрия напряжений емкостью делителя.При закрывании транзистора 1 на первичной обмотке 19 силового трансформатора 3 возникает ЭДС самоин-.дукции, под воздействием которой открывается диод 4 и энергия, запасенная в трансформаторе 3 во время открытого состояния транзистора рекуперирует на емкость 10. К закрытому транзистору 1 прикладывается напряжение, равное напряжению источника питания ОдЭДС самоиндукции, возникающая на обмотке 17 трансформатора 3 в момент закрывания транзистора 1, складывается с напряжением на конденсаторе 10, и к закрытому диоду 15 прикладывается напряжение питания Од .Процессы при открывании и закрывании коммутирующего транзистора 9 протекает аналогично, однако во время открытого состояния транзистора 9 ток по дополнительной обмотке 16 трансформатора 11 не течет, так как напряжение на этой обмотке .равно Оо,ОПри нарушении симметрии напряжения на емкостном делителе типа 10 7 О 2 конденсатор 2 дозаряжается во время открытого состояния транзистора 9 и симметрия восстанавливается.Дроссель 18 служит для ограничения амплитуды импульсовтока черездиоды 14 и 15 и коммутирующие транзисторы 1 и 9 при заряде конденсаторов 2 и 1 Оот напряжения дополнительных обмоток 16 и 17 трансформаторов 3 и 11.Предлагаемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное по сравнению с известным обладает повышенной надежностью и КПД, так как при симметрировании напряжений на конденсаторах емкостного делителя устраняется режим одностороннего насыщения, сердечников силовых трансформаторов однофаэных инверторныхЗаказ 5945/57 Тираж 645 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ГПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ячеек. Вследствие этого ликвидируются потери мощности в транзисторахпреобразователя, обусловленные этимявлением. Одновременно улучшаютсятраектории переключения силовых транзисторов, выравниваются коллекторныетоки транзисторов, токи выпрямительных и рекуперационных диодов. Кроме того, симметрирование напряжений на емкостном делителе снижает пульсации напряжения на нагрузке на рабочей частоте преобразования, что позволяет уменьшить массу и габариты выходного фильтра преобразователя.В предлагаемом преобразователе постоянного напряжения в постоянное в качестве конденсаторов емкостного делителя применяются конденсаторы с меньшим значением рабочего напряжения, так как напряжения на указанных конденсаторах равны, Поскольку объем конденсатора пропорционален квадрату величины его рабочего напряжения, объем, занимаемый указанными конденсаторами, в предлагаемом преобразователе может быть меньше,чем в известном.Симметрирование напряжений на кон.5 денсаторах емкостного делителя позволяет в предлагаемом преобразователе применять силовые трансформаторы с большим значением рабочеймагнитнои индукции по сравнению 1 О с известным. Это обстоятельство позволяет уменьшить вес и габаритысиловых трансформаторов преобразователя постоянного напряжения в,постоФянное (дополнительные обмотки 17 и 16 15 силовых трансформаторов 3 и 14 выполняются из сравнительно тонкогопровода и несущественно увеличивают массу и габариты силовых трансформаторов).20 Кроме того, устранение различийв напряжениях на конденсаторах делителя позволяет уменьшить потеримощности в коммутирующих транзисторах преобразователя напряжения, что 25 дает возможность сократить необходимый объем и массу теплоотводящихрадиаторов коммутирующих транзисторов.