Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) (55 Н 0 ЕЗ.в .,(:.,:;,ъ .,;ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ технической ап нинов, А.Ю. Во ство СС 335, 198 Ь ПОСТОЯННОГО ОЯ ННОЕтся к преобразова- бытьиспользовано О,20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Винницкий завод рапаратуры(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТ (57) Изобретение относ тельной технике и може в источниках вторичного электропитания, Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение КПД. В преобразователь введена цепь, состоящая из последовательно соединенных дополнительных обмоток 17 и 18 силового трансформатора 5 и дросселя 10, и дополнительный диод 19. Улучшение массогабаритных показателей достигается через уменьшение геометрических размеров силового трансформатора за счет расширения диапазона изменения индукции в его сердечнике, а повышение КПД - за счет уменьшения активного сопротивления обмоток силового трансформатора, 2 з,п. ф-лы, 3 ил.тра 23,20 25 Изобретение относися к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания,Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей преобразователя и повышение КПД.На фиг, 1 показана принципиальная схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг, 2 - пример ее использования; на фиг. 3 - диаграммы токов и напряжений в основных цепях преобразователя, где индексы соответствуют элементам схемы.Преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит входные выводы 1, 2, первый и второй коммутирующие транзисторы 3, 4, силовой трансформатор 5., первый и второй ограничивающий диоды 6, 7, выпрямительный диод 8, рекуперационный диод 9, трехобмоточный дроссель 10, конденсатор выходного фильтра 11, Один вывод первой обмотки 12 дросселя 10 соединен с катодом первого ограничивающего диода б и через первый коммутирующий транзистор 3 соединен с первым входным выводом 1 и катодом второго ограничивающего диода 7, Другой вывод первой обмотки 12 дросселя 10 соединен с первым выводом первичной обмотки 13 силового трансформатора 5, Второй вывод первичной обмотки 13 силового трансформатора 5 соединен с анодом второго ограничиваю.цего диода 7 и через второй коммутирующий транзистор 4 соединен с вторым входньм выводом 2 и анодом первого ограничивающего диода 6,Один вывод второй обмотки 14 дросселя 10 соединен с кагодом рекуперационного диода 9, Другой вывод второй обмотки 14 дросселя 10 соединен с одним выводом третьсй обмотки 15 дросселя 10 и. через выпрямительный диод 8 - с первым выводом вторичной обмотки 16 силового трансформатора 5, Второй вывод втооичной обмотки 16 силового трансформатора 5 соединен с анодом рекупеоационного диода 9 и одним выводом конденсатора выходного фильтра 11. Другой вывод конденсатора в- ходного фильтра 11 соединен с другим вь- водам третьей обмотки 15 дросселя 10.Дополнительные обмотки 17 исилового трансформатора 5 и дроссел -. 1. соединены последовательно друг с другом и образуют цепочку, выводы которой подклюцены к выводам введенного диода 19, В цепь соединения выводов дополнительно введенной цепочки и введенного диода 19 может быть включен введенный токоограничивающий элемент 20 показан пунктиром). В качестве токоограничивающего элемента 20 может быть использован реэистор, Для уменьшения мощности, выделяемой в токоограничивающем элементе 20,последний может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и дросселя, Кроме того, энергия, затрачиваемая в токоограничивающем элементе, может использоваться во вспомогательных узлах преобразователя. Пример испольэования части этой энергии для формирования сигнала запуска устройства ограничения зарядного тока входного фильтра преобразователя показан нэ фиг. 2. В варианте по фиг, 2 преобразователь, кроме элементов, показанных на фиг, 1, содержит входной выпрямитель 21, входной фильтр 22 и устройство ограничения зарядного тока входного фильПреобразователь постоянного напряжения в постоянное (фиг, 1) работает следующим образом,Коммутирующие транзисторы 3, 4 работают синхронно. При подаче на базы коммутирующих транзисторов 3, 4 положительных импульсов напряжения начинает протекать ток в первичной цепи преобразователя(интервал времени 11 - 12 нэ фиг, 3), который замыкается по цепи 1 - 3 - 12-13 - 4 - 2 - 1. При этом во вторичной обмотке 16 силового трансформатора 5 возникает импульс напряжения, открывающий выпрямительный диод 8 (фиг, 3), и энергия из первичной цепи преобразователя поступает на конденсатор выходного фильтра 11 , нагрузку, Кон:ур протекания тока соответстванно 1 б-15- 11-.16, На этом же этапе работы преобразователя ток в первой обмотке 12 дросселя 10 и в первичной обмотке 13 силового трансформатора 5 нарастает, Происходит накопление энергии в дросселе 10 и намагничивание сердечника силового трансформатора в прямом направлении, При этом первый и второй ограничивающие диоды б, 7, рекуперационный диод 9 и введенный диод 19 заперты. Когда импульсы напряжения на базах коммутирующих транзисторов 3, 4 становятся равньми нулю, коммутирующие транзисторы 3, 4 закрываются момент времени 1 г на фи 3 В этот же момент времени закрывается выпрямительный диод 8, Под действием ЭДС самоиндукции, воэникающей на первичной обмотке 13 силового трансформатора 5, и ЭДС сэмоиндукции, возникающей на первой обмотке 12 дросселя 10, открывается первый и второй ограничивающие диоды 6, 7 и начинается процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансфор;атора 5 и индуктивности дросселя 10,При этом на второй 14 и тр:-ьей 15 обмоткахдросселя 10 возникают импульсы напряжения, открывающие рекуперационный диод 9, и часть энергии, накопленной в индуктивности дросселя 10 на предыдущем этапе работы преобразователя, передается на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку. Контур протекания тока соответственно 15 - 11 - 9 - 14 - 15.Рекуперация энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силового трансформатора 5, идет на интервале времени т 2 - тз (см. временные диаграммы на фиг, 3). При этом напряжение на первом и втором коммутирующих транзисторах 3, 4 фиксируется на уровне Оп, где Оп - напряжение источника питания преобразователя. В момент времени тз указанный процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивания силовою трансформатора 5, прекращается.На интервале времени тз - т 4 продолжается передача энергии, накопленной в индуктивности дросселя 10 на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку преобразователя, Контур протекания тока соответственно 15 - 11 - 9 - 14 - 15, На интервале времени 12 - т 4 ток во второй 14 и в третьей 15 обмотках дросселя 10 падает.Одновременно с описанными процессами на интервале времени 12 - т 4 за счет ЭДС самоиндукции на дополнительной обмотке 18 дросселя 10 начинает протекать ток по цепи 18 - 17 - 19 - 18. При этом происходит намагничивание сердечника силового трансформатора 5 в обратном направлении путем протекания намагничивающего тока по его дополнительной обмотке 17. Введенный токоограничивающий элемент 20 ограничивает ток коммутирующих транзисторов 3, 4 при насыщении сердечника силового трансформатора 5 в обратном направлении, Кроме того, он позволяет выбирать диапазон размаха индукции в сердечнике силового трансформатора, соответствующий максимальной величине его магнитной проницаемости, за счет чего могут быть уменьшены ток и потери в коммутирующих транзисторах. В момент времени и вновь открываетсяпервый и второй коммутирующие транзисторы 3. 4, Рекуперационный диод 9 и введенный диод 19 закрываются, все процессы5 повторяются.Работа преобразователя по фиг. 2 аналогична описанной, Отличительной особенностью данного преобразователя являетсято, что энергия, рассеиваемая в токоограни 10 чивающем элементе 20, здесь используетсядля формирования сигнала запуска устройства ограничения зарядного тока преобразователя,В дросселе 10 совмещены функции пре 15 образования напряжения по уровню, обеспечения гальванической развязки ифильтрации выходного напряжения преобразователя,Изменением отношения числа витков20 второй 14 и третьей 15 обмоток дросселя 10обеспечивается перераспределение функций преобразования энергии первичной сети между силовым трансформатором 5 идросселем 10,25 Условием безразрывности тока конденсатора 11 является равенство отношения числавитков между обмотками 12 и 14 отношениючисла витков между обмотками 13 и 16,Формула изобретения30 1. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное по авт, св. Ф 1 б 7 б 029,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения массогабаритных показателей иповышения КПД, в него дополнительно вве 35 дены цепь, состоящая из последовательносоединенных дополнительных обмоток силового трансформатора и дросселя и дополнительный диод, выводы которого связаныс выводами указанной цепи.40 2. Преобразователь по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что выводы введенной цепиподключены непосредственно к выводамдополнительного диода.3, Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ю 45 щ и й с я тем, что выводы введенной цепиподключены к выводам дополнительногодиода через токоограничивающий элемент.Техред М,Моргентал орректор Н.Гунь зводственно-издательский комбинат "Патент", ". Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 3008 В Н И И ПИ Гос Жя (и) Тиражвенного комитета по113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС