Преобразователь постоянного напряжения

(53)5 Н 02 М 3/3 ЗОБРЕТЕНИ ОПИСА ТЕЛЬС ВТОРСКОМУ(71) Институт электродинамики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 951596, кл. Н 02 М 3/335, 1980,Авторское свидетельство СССРМ 1317598, кл. Н 02 М 3/335, 1985,(57) Использование; преобразование постоянного напряжения в системах вторичногоЭлектропитания. Сущность изобретения:блок управления 19 генерирует импульсыуправления транзисторными ключами 1, 2, 7 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГО сп Ате нт сссР) и 8, В течение времени, когда ключи 1, 2 открыты, а ключи 7, 8 закрыты, через нагрузку 24 одновременно текут линейно нарастающий ток обмотки 5 дросселя 6, трансформируемый через обмотки 3 и 12 трансформатора 4, и линейно спадающий ток обмотки 22 дросселя 11. В течение другого полупериода, когда ключи 7, 8 открыты, а ключи 1, 2 закрыты, через нагрузку 24 одновременно текут линейно нарастающий ток обмотки 10 дросселя 11, трансформируемый через обмотки 9 и 13 трансформатора 4, и линейно спадающий ток обмотки 20 дросселя 6. Ток нагрузки 24 имеет небольшую пульсацию, обусловленную различием скоростей нарастания и спада тока в обмотках дросселей. 2 ил.1800567 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Рассмотренный выше режим работы преобразователя, как уже отмечалось, воз 50 можен лишь при выполнении условий (1),поскольку в этом случае справедливо также(1) соотношение где ЧЧ 2 о и ЧЧ 5 - числа витков обмоток 20 и 5 дросселя 11,Ю 22 и Ю 1 о - числа витков обмоток 22 и10 дросселя 11;ЧЧд. ЧЧ 12, Ю/1 з и ЧЧз- числа витков обмоток 9, 12, 13 и 3 трансформатора 4; 55 Ю 5 ЧЧ 10 ЧЧЗ ЧЧд Овх Оьых и Овх - величины выходного и входного(питающего) напряжения преобразователя,При выполнении условий (1) очередныеимпульсы управления 0,2 и 07,в (фиг. 2) вмомент времени т 1 переводят транзисторные ключи 1 и 2 в открытое состояние,.аключи 7 и 8- в закрытое состояние, в результате чего к цепи "обмотка 3 трансформатора4 - обмотка 5 дросселя 6" прикладываетсянапряжение 0, которое делится междууказанными обмотками поровну.Начиная с момента т в цепи обмотки 3трансформатора 4 и обмотки 5 дросселя 6протекаетлинейно нарастающий ток з,5, а вцепи обмотки 12 трансформатора 4 - линейно нарастающий ток 12. Одновременно сэтим, в цепи обмотки 22 дросселя 11 протекает линейно спадающий ток 22, скоростьуменьшения которого при выполнении условий (1) равна скорости нарастания тока 2.Поскольку ток нагрузки 24 в течениевремени 11-т 2 равен сумме токов12 и 22, то,как видно из диаграммы на фиг, 2, величинатока 24 в течение указанного времени будетпостоянной,В момент времени 12 импульсы управления 01,2.и 07 я блока 19 переводят транзисторные ключи 1, 2 в закрытое состояние, атранзисторные ключи 7, 8 - в открытое состояние, При этом в течение времени Ь - тз всхеме устройства протекают процессы, аналогичные тем, которые имели место в тече-,ние 11-2, с той разницей, что линейнонарастающие точки протекают в цепи "обмотка 9 трансформатора 4 - обмотка 10дросселя 11" (ток д,1 о) и в цепи обмотки 13трансформатора 4 (ток з), а линейно спадающий ток - в цепи обмотки 20 дросселя 5(ток 2 о), Ток нагрузки 24 в течение временис 2 - тз также постоянен по величине, поскольку он равен сумме токов з и 2 о.В момент времени тз транзисторныеключи 1, 2 снова открываются, а транзисторные ключи 7, 8 - закрываются и процессповторяется, обеспечивая протекание постоянного тока в цепи нагрузки 24 тн=тс Р)где тн и тс - время нарастания и спада токав дросселях 6 и 11.В случаях, когда условия (1) не выполняются, справедливо другое соотношение,получаемое из условия равенства накапливаемой и отдаваемой за один период в нагрузку 24 мощностей дросселями 6 и 11;5 10 15 20 25 30 35 40 тс=1 н+сп (3) где тп - время паузы, соответствующее закрытому состоянию всех транзисторных ключей.На фиг. 2 такой режим показан, начиная с момента времени, Рассмотрим процессы, имеющие место в преобразователе при выполнении, условия (3).В течение времени тз-тв транзисторные ключи 1 и 2 открыты и через обмотку 3 трансформатора 4 и обмотку 5 дросселя 6 протекает линейно нарастающий ток 1 з,в, через обмотку 12 трансформатора 4 - линейно нарастающий ток и, а через обмотку 22 дросселя 11 - линейно спадающий ток 122. Ток нагрузки 24 при этом немного увеличивается по линейномузакону, поскольку скорость нарастания тока 1 и больше скорости спадания тока 22 и, следовательно, полной взаимной компенсации изменений этих токов не происходит.В момент та транзисторные ключи 1 и 2 закрываются и до момента от закрыты все транзисторные ключи. В это время в нагрузку 24 текут линейно спадающие токи обмотки 20 дросселя 6 (ток 12 о) и обмотки 22 дросселя 11(ток гав), Как видно из фиг, 2, это приводит к появлению небольшой пульсации тока 24В момент ч открываются транзисторные ключи 7 и 8 и в течение времени 1 т-та через обмотку 9 трансформатора 4 и обмотку 10 дросселя 11 протекает линейно нарастающий ток 1 э,1 о. через обмотку 13 трансформатора 4 - линейно нарастающий ток 11 з, а через обмотку 20 дросселя 6 - линейно спадающий ток 120, Ток нагрузки 24 при этом немного увеличивается, а в момент та, когда закроются транзисторные ключи 7 и 8, снова уменьшается.В момент В транзисторные ключи 1 и 2 снова открываются и далее процесс продолжается аналогичным образом.Таким образом, в предлагаемом преобразователе по сравнению с устройством- прототипом осуществляется взаимная компенсация изменений токов двухобмоточных дросселей и трансформатора. При выполнении условий (1) обеспечивается практически полная компенсация этих изменений, то есть получение наибольшего положительного эффекта, В случаях, когда условия (1) не выполняются, имеет место неполная компенсация изменений указанных токов, что приводит к некоторому увеличению пульсаций выходного тока.В целом предлагаемый преобразователь обеспечивает резкое уменьшение пульсаций выходного тока и напряжения по сравнению со всеми известными устройствами, повышение КПД за счет уменьшения потерь мощности в мощности в фильтрующем конденсаторе и улучшение массогабаритных показателей за счет использования меньшего по величине фильтрующего конденсатора.Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенные между его входными. выводами две силовые цепи, в каждой из которых включен по меньшей мере один транзисторный ключ, трансформа- тор, первая первичная обмотка которого включена последовательно в первую силовую цепь, а первая вторичная обмотка через первый диод подключена к выходным выво-дам преобразователя, между которыми включен конденсатор, а также первый двух- обмоточный дроссель, первичная обмотка которого включена последовательно в первую силовую цепь, и блок управления, выходные выводы которого соединены с управляющими выводами транзисторных ключей, отл ич а ю щи йс ятем, что, с целью повышения КПД и улучшения массогабаритных показателей, в него введен второй двух- обмоточный дроссель, а трансформатор снабжен вторыми первичной и вторичной обмотками, первая из которых включена последовательно во вторую силовую цепь через первичную обмотку введенного второго двухобматочного дросселя, а вторая через второй диод подключена к выходным выводам преобразователя, при этом вторичные обмотки первого и второго двухобмоточного дросселей через введенные третий и четвертый диоды соответственно подключены к выходным выводам преобразователя,"г Составитель И, Пономареведактор А, Рожкова Техред М. Моргентал Корректор И. Муска ГКНТ ССС каз 1171 ВНИИП Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 водственно-издательский комб нат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,