Преобразователь постоянного напряжения

)5 Н 02 М 3/337 ГОСУДАРСТВЕН 1 ЬПО ИЗОБРЕТЕНПРИ ГКНТ ССС Й КОМИТЕТМ И ОТКРЫТИ ф. , юмьЮХЬ МИл 13;-ТЬЕ ЯгСИЛ.(71) Институт электродинамики АН УС(57) Использование: преобразование илирование постоянного напряжения втемах вторичного электропитанэлектропривода. Сущность изобретвыходное напряжение преобразовател ельство СССР7/537, 1968.ельство СССРМ 3/335, 1982,ТЕЛЬ ПОСТОЯННОГОИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, например, при создании источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом.Целью изобретения является повышение КПД и надежности преобразователя за счет снижения мощности динамических потерь и формирования безопасной траектории включения транзисторов инверторов.На фиг,1 приведена схема преобразователя; на фиг,2 - временные диаграммы, напряжений и токов, поясняющие его работу Преобразователь (фиг,1) содержит перй двухтактный инвертор полумостового гулируется путем изменения фазового сдвига между выходными напряжениями первого полумостового инвертора на транзисторах 1, 2 и второго полумостового инвертора на транзисторах 14, 15, осуществляемого посредством фаэоимпульсного модулятора 27. Дополнительные обмотки 8,3 и 21,3 и выпрямители 9 и 22 обеспечивают автоматическое выравнивание напряжения питания инверторов. Диоды 4, 5 и 17, 18 обеспечивают блокировку инверсных токов транзисторов 1, 2, 14, 15 во время встречного действия напряжения на обмотках 2.2 и 21.2. Тем самым уменьшаются динамические потери мощности при включении транзисторов 1, 2, 14, 15. 2 ил. типа, состоящий из транзисторов 1, 2 с цепями управления 3, дополнительных диодов 4, 5, конденсаторов 6, 7, трасформатора 8 с первичной обмоткой 8.1, вторичной обмоткой 8.2, дополнительной обмоткой 8.3, и второй такой же инвертор, состоящий из транзисторов 14, 15 с цепями управления 16, дополнительных диодов 17. 18. конденсаторов 19, 20, трансформатора 21 с первичной обмоткой 21.1, вторичной обмоткой 21,2, дополнительной обмоткой 21,3, Цепи управления 3, 16 транзисторов обоих инверторов подключены к фазоимпульсному модулятору 27, формирующему две последовательности импульсов типа меандр, сдвинутых между собой на некоторый фазовый угол в) .1823108 06 Ктр019+ 020,Ф 10 3 М 21,з Ю 8.1 И 21 1 гь 07 ,011 А 0 Ов. К - 019+ 020 Воричные обмотки трансформатороо1 2 и 2 " через выпрямитель 28 подключень входу фильтра. состоящего из дросселя29 и конденсатора 30. Дополнительная обмотка 8.3 трансформатора первого инвертора через первый дополнительныйвы,рямитель 9 подключена и цепи питаниявторого инвертора, а дополнительная обмотка 21.3 трансформатора второго инвертора через второй дополнительныйвыпрямитель 22 подключена к цепи питанияпервого инвертора,Устройство работает следуощим образом.В момент времени о включаются транзисторы 1 и 14. На обмотках 8.1 и 21.1 устанаоливаотся положитегьные напрякенияОв.1 и 021,1(фиг.2 а, б), равные напряжениямна конденсаторах 6 и 19 соответственно:Ов.1 =. 06; 021.1 = 019. К этому моменту конденсатор 6 накопил такое напряжение 06,20что выполняется услооие где Ктр - коэффициент трансформации между обмотками 8,1 и 8.3, а также 21 1 и 21,3; Сл ".дооаэельно, в мслгнт срлмен, т,е 1 эс. Г;зистори перринуа обмоткур;, ь,1 тЛ;тара,1, Ча НЕт;11 ЭОтахатЬ . ОК,раВ ьР сумме то 3 на" 1 ЗгничиВ ни л г ри"ьедень к этой обмотке значений тока нагрузи и ур,они гельного тока Токинамагни иван 1 1 и 1,2 трансфс рматороо8 и "показаны на фиг.2 а, б, а тои пероич ых эбмогок 16.1 и 121,1- на фиг,2 в, г,В момент времени т 1 происхсдит выключеиие транзистора 14 и включение транзистора 15, Начинается,э тап отдачи энергиидросселем 29, когда 1 ок дросселя замыкает.ся через диоды выпрямителя 28 и вторичныеобмотки трансформаторов 21.2 и 8,2, При 45эгом осуществляется рекуперация тока н,змагничивания трансформатора 21 черезвторичные обмотки трансформаторов 21,2 и8.2, открытые диоды выпрямителя 28, дополнительную обмотку 8.3, выпрямитель 9 и 50конденсаторы 19, 20. Напряжение на обмотке 8.1 будет определяться иэ равенства::. напряжение на обмотке 21,1 будет таким, чобы установилась разност апряжений О 21,2 И ОВ.2 ПрИ КОтОрОй ОбЕСПЕчИВавтСя рЕкуперация то а намагничивания трансформатора 21 независимо с. характеристик диодов выпрямителя 28. Наличие диода 4 позволяет исключить протекание рекуперационного тока врез обмотку 8.1, транзисторн онд".,нсатор 6.В мо нт аремени 12 токи намагничивания трансформаторов инверторов становятся равными, и рекуперация энергии через дополнительные обмотки заканчивается. Напряжение на обмотке 8.1 становится равным напряжению на конденсаторе 6, а напряжение на обмотке 21.1 устанавливаетгл на уровне, при котс".м обеспечивается рекуперация ока ча:- агнчивания трансформатора 2 1 при г;Гизоольнол разбросе характеристик диг,оэ Выходного выпрямител 1, При эом;ерез т.:зистор 1 протекает ток, раоньй разности токов намагничивания трансформаторов 8 и 21.В момент временипроисходит выключение гранзистора 1 и Включение тоанзистора 2., На инаетсочередной этап накопления энергии дросселем фильтра, На обмотка: 8, и 21,1 устанавливаются отрицательныс напряжения, равные напряжениям на ко ,Г атопзх 7 и 20 соогветственно: А.1- .От 021, 1: 1/20,Пос л;:, апря.онэ 07 Гаково, чтоВЬ,"ОЛГ;Г Р УСЛСВИЕ го с зт Го мо ею:трез ранзистор 2 и первичнуо б, оту грансфоомагора 8,1 будет про Геать т ок, рав Вй сумме тока намагничиванияя, приведенных к этой обмотке ;,и л е и 1 тока нагрузки и уравнительного тска,В дальнейшем процессы происходят аналогично с учетом знаков токов и напряже-ий, При наличии значительной индуктивности расстя -. трансформаторов инверторов энергия, згпасаемая в магнитном поле этих индукгияностей, не может рекуперироваться через трансформаторы, Для исключения оозможных кратковременных всплесков напряжения при коммутации транзистороо параллельно им могут быть установлены известнье цепи ограничения перенапряжений, например, такие, как показаны на фиг. пунктиром.Таким образом, в предложенной схеме исключается протекание гока через первичные обмотки трансформаторов на стадии отдачи энергии дросселем и накопление заряда в полуроводниковых приборах тран 1823108Оп ЛООп 1 = - +2 2 Оп ЛООп 2 = --2 2 20 то эта величина будет определяться равенством: 25 2 - КтрЛО =О Од;ако чем ближе Ктр к предельному эначени:о, равному двум, тем большими будут уг 1,внительные токи, необходимые для зисторных инверторов, что обеспечивает устранение сквозных токов через транзисторы и ри отпирании и и ри водит к повышению КПД и надежности преобразователя. 5Кроме того, данный преобразователь обладает свойством, заключающимся в ограничении разброса питающих напряжений инвеРтоРов Оп 1 и Ол 2 на УРовне, который определяется коэффициентом трансформации Ктр между первичными и дополнительными обмотками трансформаторов 8 и 21, Если охарактеризовать разброс питающих напряжений величиной .А О, такой, что ограничения разброса напряжений ОП 1 и Оп 2.Использование предложенного решения позволяет создавать источники вторичного электропитания повышенной мощности, обладающие улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями.Формула изобретенияПреобразователь постоянного напряжения, содержащий два соединенных последовательно по цепи питания инвертора полумостового типа с двумя силовыми транзисторами и выходным трансформатором в каждом иэ них, и блок управления с фазоимпульсным модулятором, соединенным выходами с цепями управления силовых транзисторов, причем вторичные обмотки выходных трансформаторов инверторов соединены между собой последовательно и через основной выпрямитель подключены к входуС-фильтра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в цепь коллектора каждого силового транзистсра согласно последовательно включен дисд, а выходной трансформатор каждого инвертора снабжен дополнительной обмоткой, которая через введенный дополнительный выпрямитель подключена к цепи п гения другого инвертора,1823108 в,г. ктор М.Кул дактор Заказ 2185 Тираж Подписное ВНИИПИ Госудэрсгвенного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45и ГКНТ СС Производственно издательский комбинат "Патент", г. Уж ул,Гагарина, 10 ц, ю Составитель В,Кравченкоехред М.Моргентал Ко