Импульсный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения с трансформаторной связью

) 4 Н 02 М 3/3 ВСГ 1.ОН 1.П 1% и,", ,11,ИЛ114ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ки 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИЙ(71) Институт электродинами АН УССР(53) 621. 316.7221(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1072209, кл, Н 02 М 7/537, 1982,Найвельт Г.С., Мазель К.Б. и пр. Справочник, Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М,: Радио и связь, 1985 с. 349, рис,9,2. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗИРУЛЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЫО (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании высокоэффектинных источников вторичного электропитания, Цель изобретения - повышение КПД преобразователя. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, двух- обмоточный дроссель 2, выпрямительный диод 3, конденсаторы входной 4 ивыходной 5 Фильтра, демпфирующуюцепь, состоящую иэ конденсатора 6 ипервого диода 7, элементы возвратаэнергии, накопленной в конденсаторе6: второй диод 8, дополнительныйтранзистор 9 и дроссель 1 О. При запирании транзисторов 1 и 9, работающих синхронно, конденсатор 6 заряжается. При отпирании транзисторов 1и 9 накопленная конденсатором 6 энергия передается в поле дросселя 10.При запертых транзисторах 1 и 9 на"ряду с процессом заряда конденсатора6 происходит возврат накопленнойдросселем 1 О энергии через диод 8во входную цепь преобразователя, Благодаря введению дополнительноготранзистора 9 и новых связей в преобразователе устранены перенапряжения на силовом транзисторе 1, снижены динамические потери, обеспеченвозврат энергии, накопленной в реактивных элементах, во входную цепьпреобразователя,ил.Изобретение относится к областиэлектротехники и может быть исполь зовано для построения высокоэффективных транзисторных преобразователейи источников электропитания, в частности сетевых источников вторичногоэлектропитания с бестрацсформаторным входом,Цель изобретения - повышение КПДимпульсного стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения странсформаторной связью за счет устранения динамических потерь, перенапряжений на транзисторе и обеспечение возврата энергии, накопленнойв реактивных элементах во входнуюцепь преобразователя.На фиг, 1 приведена схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2эпюры напряжений и токов, поясняющиеего работу,Преобразователь состоит из силового транзистора 1, двухобмоточного дросселя 2, ныпрямительного диода 253, конденсаторов входного 4 и выходного 5 фильтра, демпфирующей цепи,содержащей конденсатор 6 и первыйдиод 7, и элементов возврата энергии,накопленной в конденсаторе 6: второго диода 8, дополнительного транзистора 9 и дросселя 10,Преобразователь работает следующим образом,При запирации транзисторов 1 и 9 35 импульсного преобразователя, управляемых синхронно сигналом уцравления, поступающим, например, с обмоток выходного трансформатора широтно-импульсного модулятора или друго го блока управления, в устройстве протекает процесс накопления энергии конденсатором 6, Таким образом, к моменту отпирания силового транзистора 1 напряжение на конденсаторе 6 45 достигает значения П. При отпирании силового транзистора 1 и, соответственцо, дополнительного транзистора 9 конденсатор 6 по цепи коллектор - змиттер силового транзистора 1, дроссель 1 О и коллектор - эмиттер допочнительного транзистора 9 начинает разряжаться, При этом накопленная конденсатором 6 энергия передается в поле дросселя 1 О, При достижении нулевого напряжения ца конденсаторе 6 в устройстве отпирается пегвый диод 7, что препятствует перезаряду конденсатора 6, а ток дросселя 10 замыкается по цепи коллектор - эмиттер дополнительного транзистора 9 и первый диод 7,В качестве дополнительного транзистора 9 может быть использован транзистор малой мощности, рассчитанный ца максимально допустимое напряжениеПосле запирация силового транзистора 1 и, соответствецнор дополнительного транзистора 9 в устройстве, наряду с процессом заряда конденсатора 6, происходит возврат накопленной дросселем 10 энергии через второй диод 8 во входную цепь преобразователяНапряжение на дросселе О на данном этапе равно напряжению ца входе преобразователя.При достижении током дросселя 10 нулевого значения второй диод Я запирается и процесс завершается,Эпюры напряжений и токов, показанные на фиг. 2 (А, Б, В, Г, Л) поясняют работу устройства. Длительность работы силового 1 и дополнительного 9 транзисторов в проводящем и непроводящем состоянии задается сигналом управления Ц,р(А). Напряжение коллектор - эмиттер 1 силового транзистора 1 в непроводящем состоянии является суммой напряжений источника питания и напряжения ца первичной обмотке дросселя 2. При отпирании транзистора 1 напряжение Пускачкообразно (за счет индуктивности рассеяния Ьв) снижается до нулевого уровня, соответствующего проводящему состоянию транзистора 1, а при его эапирании напряжение на транзисторе 1 нарастает по законуП =Цэ 1.п о,к м1гдето,- круговая частота коЕз С лебательного зарядаконденсатора 6;Ьз - индуктивность рассеяния первичной обмотки дросселя 2;С - емкость конденсатора 6.Длительность данной стадии (Б) завершается установлением на транзисторе 1 напряжения И. Напряжение на конденсаторе 6 на этапе проводящего состоянии транзистора 1 за счет передачи энергии в дроссель 10 снижается до нуля, а при запирации транзистора 1 повторяет форму напряжения Ц силового транзистора 1 (В), Ток дросселя 10 (1 др) на этапе проводящего состояния транзистора 1 возрастает по законугде Л - максимальный ток дросселя 10;1частота резонансного конГ 1 дрГ: тура, образованного емкостьюконденсатора 6 и индуктивцостью дросселя 10, и при достижении нулевого значения напряжения ца конденсаторе 6 поддерживается неизменным (Г). При эапирании транзистора 1 ток дросселя 10 спадает до нуля по линейному закону (Д). Напряжение ца дросселе 10 1 др на этапе проводящего состояния транзистора 1 изменяется по закону20Цр -- 1 созь 3и, при достижении напряжения на конденсаторе 6 нулевого значения, поддерживается равным нулю, а при эапирации силового транзистора 1 становится равным напряжению на входе преобразователя.Ток второго диода 8 1 рпротекает на этапе непроводящего силового транзистора 1 и повторяет форму тока 30 дросселя 10 для данного отрезка времени.Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения состоит в повышении коэффициента полезного действия преобразователя,Использование предлагаемого технического решения позволяет на 5-77 повысить коэффициент полезного действия импульсного стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения с трансформаторной связью при работе на частоте 1 О кГц и мощности нагрузки 50 Вт. Отсутствие динамических потерь позволяет существенно повысить частоту преобразования и использовать данные преобразователи на большую выходную мощность.Формула изобретенияИмпульсный стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения с трансформаторной связью, содержащий силовой транзистор, коллекторный вывод которого через конденсатор соединен с первым выводом первого диода, а эмиттерный вывод - с первым входным выводом, второй диод, первый вывод которого подключен к второму входному выводу, а второй связан с точкой соединения первого диода и конденсатора, дроссель, первый вывод которого подключен к первому входному выводу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД,в него введен дополнительный транзистор, причем связь второго вывода второго диода с точкой соединения первого диода и конденсатора выполнена через переход коллектор-эмиттер дополнительного транзистора, второй вывод первого диода подключен к первому входному выводу, а второй вывод дросселя - к коллекторному выводу дополнительного транзистора.131995 Составитель А,Волковедактор Н.Тупица Техред М.Ходаццч орректор ин Заказ 990/56 Подпистета СССР крытии наб., д. 4/5 113 Проектная,оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор Тираж 665 НИИПИ Государствен по делам иэобрете 35, Москва, Ж, ного кний иРаушск