Резонансный конвертор

(51)5 Н 02 М 3/335 и- .1 ТЕНИЯ оно ехни- иках Изобретение ке и может быть и вторичного электрЦелью изобре акустических ш нижнего предела тносйтся к электротехн пользовано в источник ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к электроке и может использоваться в источ опитания,тения является снижениеумов путем повышениячастоты коммутации,На фиг. 1 представлена принципиальная схема резонансного конвертора; на фиг.2 - эпюры токов и напряжений.Конвертор содержит входные выводы 1 и 2. С входным выводом 1 соединен коллектор транзисторного ключа 3, эмиттер которого соединен с входным выводом 2 через первичную обмотку 4 трансформатора 5, вторичная обмотка 6 которого через первый дроссель 7 и диод 8 соединена с первым конденсатором 9 и с одним из выводов второго дросселя 10, второй вывод которого соединен с вторым конденсатором 11 и с входом О С-фильтра 12, состоящего из обратного диода 13, дросселя 14 и третьего конденсатора 15. соединенного параллельно цепи нагрузки 16, при этом управляющий вторичного электропитания, Цель изобретения - снижение акустических шумов путем повышения нижнего предела частоты коммутации, В резонансный конвертор, содержащий управляемый ключ, трансформатор, коммутирующую резонансную цепочку и выходной фильтр, введена буферная резонансная цепочка. состоящая из конденсатора и дросселя. Изобретение позволяет создавать источники питания с широким диапазоном изменения токов нагрузки без генерации акустических шумов, 2 ил,вывод транзисторного ключа 3 соединен с выходом блока 17 управления.Резонансный конвертор работает следующим образом.От источника постоянного напряженияк входным выводам 1 и 2 прикладывается постоянное напряжение. На управляющий вывод транзисторного ключа 3 подаются импульсы от блока 17 управления, открывающие транзисторный ключ 3, через который протекает ток, форма импульса которого близка к синусоидальной благодаря резонансным свойствам первой цепочки, состоящей из дросселя 7 и конденсатора 9.Данный ток заряжает первый конденсатор 9 до значения, примерно равного удвоенному значению напряжения источника питания, приведенного к вторичной обмотке трансформатора 5. После отключения транзисторного ключа 3 и закрытия диода 8 накопленная энергия в первом конденсаторе 9 передается через буферную резонансную цепочку. состоящую из вторых дросселя 10и конденсатора 11 и черезС-фильтр 12 нанагрузку 16,На эпОрах фиг, 2 представлены входНОй тОК ах 1), ЕМКОСтНЫй тОК ПЕРВОГО КОНДенсатора скряг), ток индуктивности 5буферной цепочки 3.Б (т) и напряжение напервом конденсаторе Оск(1).В предлагаемой схеме (фиг. 1) входнойток равен суммев 41) = ск 1) + .Б(т), 10причем ток индуктивности буферной резонансной цепочкиБ не является постоянной величиной, а зависит от периода Т. Вотличие от схемы известного конвертора,содержащей Обратный диод, ОС-фильгр, 15включенный параллельно первой емкости,который и",.:ч":;3 е 1 ежим пеезаряд зтсйемкости, в схеме фиг, 1 такой перезаряд нетолько возможен, но и желателен; так как вэтом случае возможна эффективная амплитудно-частотная модуляция (АЧИЫ), при которой уменьшение частоты приводит не кросту амплитуды тока скт, а к ее падению,Для этого необходимо переставить диод В С-фильтра и менять частоту (соответственно период Т) правее точки А (фиг. 2),т.е. правее точки, когда напряжение на первом конденсаторе примет максимальновозможное отрицательное значение.В этом случае увеличение периода (т,е, ЗОуменьшение частоты), при условии, что длительность импульса 1 о меняется незначительно, уменьшает коэффициент заполнения, т.а, способствует снижению напряжения на нагрузке. 35Одновременно с этим уменьшается амплитуда токаЕ - Оск(1 )скпв-к С кгде Е - напряжение источника питания;Ь, Ск - соответственно индуктивность и емкость резонансной цепочки, (здесь ОскЯ - остаточное значение напряжения на первом конденсаторе в конце периода), так как 45 правее точки А с ростом Т абсолютное значение Оск(Т) снижается.Наибольшее значение разность напряжений Е - Оск(Т) достигает в точке А, а наименьшее в точке С, Если период включения 50 соответствует не точке В, как на фиг, 2, а точке С, то процесс заряда первого конденсатора не состоится и напряжение на нагрузке упадет до нуля, Таким образом, Относительно небольшое изменение перио да, а следовательно, и частоты может существенно изменить напряжение на нагрузке, Подбирая параметры схемы (фиг, 1), можно добиться оптимальной частотной характеристики, обеспечивающей повышение нижне о предела частоты, а значит снижение акус 1 ических шумов.Стабильная работа конвертора при условии постоянства волновых сопро 1 ивле; ий цепочек1 С 1 и .2 С 2 возможна тогда, когда собственная частота буферной цепочки меньше частоты1 С в нечетное число раэ, причем наибольший практический интерес представляет собой, когда собственная частота незатухающих колебаний буферной резонансной цепочки 2 С 2 в три раза меньше собственной частоты коммутирующей цепочки1 С 1. В этом случае входной ток будет проходить через нуль в момент вРемени то = 1 5.тг й 1 С 1. Это соответствует условиям. где1.2, С 1, С 2 - индуктивность и емкость резонансного контура первичной и вторичной цепей, Если ключ 3 размыкается в момент времени 10, то обе резонансных цепочки окажутся соединенными последовательно и полупериод незатухающих колебаний обьединенного конту а будет равен1 ок =Л ЬСэ =лР И)С 1+ С 2 где Ь, Са - эквивалентные индуктивность и емкость резонансного контура первичной и вторичной цепей, За время 1 ок напряжениеа конденсаторе С 1 достигнет своего максимально возмокного отрицательного значения,Минимально возможное значение периода при этом равно тмин = тд+ ток Как уже отмечалось, область регулирования должна находиться правее точки А (фиг, 2), поэтому период Тмин должен соответствовать максимально возможному значению частоты1 включения транзистора 1 макс =ВсеТ мин это позволяет сформулировать требования к выбору режимов конвертора и его параметрам следующим образом; тд - длительность протекания тока базы силового транзистора должна быть авнатд=1.5 л1 С 1максимальная частота коммутации: т макс =ч +соотношения параметров первого и второго резонансного контуров;-- и 9 О С -- ЫС 2-1 -2С СгТаким образом, достигаемый положи тельный эффект, состоящий прежде всего в повышении нижнего предела частот регулирования, обусловлен не только введением дополнительной буферной резонансной цепочкой И, С 2. но и перестановкой диода 10 ОС-фильтра, который включается не параллельно первому конденсатору 9, а параллельно второму конденсатору 11.В результате напряжение на первом конденсаторе 0 может принимать отрица тельные значения, а ток через дроссель буферной цепочки 16 не будет постоянным, а зависит от периода Т, что создает предпосылки для эффективного использования АЧИМ и повышения нижнего предела часто ты регулирования,Все это позволяет снизить уровень акустических шумов, Кроме того, предлагаемая схема резонансного конвертора позволяет создавать источники питания с широким диапазоном изменения токов нагрузки без генерации акустических шумов.Формула изобретения Резонансный конвертор, содержащий подключенные к входным выводам последовательно соединенные управляемый ключ и первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого через диод и первый дроссель соединена с первым конденсатором, образуя коммутирующую резонансную цепочку, 01 С-фильтр, подключенный к выходным выводам, и блок управления, связанный с входом управляемого ключа, отличающийся тем,что,сцелью снижения акустических шумов путем повышения нижнего предела частоты коммутации, в него введена подключенная, параллельно первому конденсатору буферная резонансная цепочка иэ последовательно соединенных второго дросселя и второго конденсатора, параллельно которому подключен вход 0 С-фильтра.1577014 Ри Составитель Н.Коняхинугренкова Техред М.Моргентал . Корректор С.Ше едакт Заказ 1852 Тираж 502 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10