Преобразователь постоянного напряжения

(51)4 Н 02 М 3/33 ОБРЕТЕНИЯ ИОАН о СССР1983.СССР1984,ННОГО тся,к электро пользовано в ктропитания гулирования Цель - уменьУстр-во соор 3, через ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОС НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относи технике и может быть ис системах вторичного эле для преобразования и ре постоянного напряженияшение массы и габаритов держит силовой транзист первичную обмотку 5 силового трансформатора 4 и диод 6 подключенный квходным выводам. Вторичная обмотка 7подсоединена через выпрямитель 8 ифильтр 9 к выходным выводам. Обмотка5 и диод 6 зашунтированы последовательной цепью, состоящей из конденсатора 12 и обмотки 15 рекуперационного дросселя, обмотка 16 которогочерез диод 17 подсоединена к выходным выводам. Данное выполнение демпфирующей цепи из конденсатора 12,диода 13 и дросселя 14 позволяетобеспечить работу дросселя 14 безподмагничивания, При включении скорость нарастания тока ограничена индуктивностью обмотки 5, а при выключении - током перезаряда конденсатора 12. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.131Изобретение. относится к электротехнике и может быть использовано всистемах вторичного электропитаниядля преобразования и регулированияпостоянного напряжения.Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов преобразователя.На фиг.1-3 показаны принципиальныесхемы преобразователя, примеры исполнения; на фиг,4 - диаграммы токов инапряжений в основных цепях преобразователя.Преобразователь постоянного напряжения по фиг.1 содержит входные выводы 1 и 2, силовой транзистор 3, силовой трансформатор 4, первичная обмотка 5 которого включена в последовательную цепь с транзистором 3 и блокирующим диодом 6. Вторичная обмотка7 трансформатора 4 через выпрямитель8 и фильтр 9 подключена к выходнымвыводам 10 и 1 преобразователя. Защитная СЭ"цепочка, состоящая из соединенных последовательно конденсатора 12 и демпфирующего диода 13, подключена параллельно первичной обмотке 5. Преобразователь содержит такжерекуперационный двухобмоточный дроссель 14, первичная обмотка 15 которого подключена между точкой соединения конденсатора 12 и демпфирующегодиода 13 и точкой соединения блокирующего диода 6 и транзистора 3, авторичная обмотка 16 через рекуперационный диод 17 подключена к выхоцным выводам О и 11 преобразователя.Согласно схеме по фиг,2 преобразователь содержит те же элементы, однако силовой транзистор 3 включен между входным выводом 1 и точкой соединения первичной обмотки 5 и конденсатора 2,В преобразователе по фиг,3 в отличие от преобразователя по фиг,1защитная цепочка установлена параллельно цепи, образованной включенными последовательно дополнительнымдиодом 6 и транзисторным ключом 3при этом конденсатор 12 соединен свходным выводом 2.Преобразователь постоянного напряжения по фиг. работает следующимобразом.В момент Т (фиг.4) поступает первый отпираюший сигнал на транзистор3, при этом последний открывается инапряжение входного источника черезоткрывающийся диод 6 прикладывается 7593 2к первичной обмотке 5. Происходит передача энергии к нагрузке, подключенной к выходным выводам 10 и 11. Одновременно по цепи: входной вывод 1 - конденсатор 12 - первичная обмотка 15 дросселя 14 - транзисторный ключ 3 - входной вывод 2, происходит заряд конденсатора 12 до напряжения источника питания, который заканчивается к моменту. Напряжение на конденсаторе 12 показано на эпюре 18 (фиг.4), напряжение на обмотке 15 на эпюре 19, ток в обмотке .15 - на эпюре 20, ток транзистора 3 - на эпюре 2 (кривая 22). В момент 1 открываетая демпфирующий диод 13 и ток первичной обмотки 5 замыкается в контуре: диод 13 - обмотка 15 - открытый диод 6. Напряжение на обмотке 5 ограничено разностью напряжений на. открытых диодах 13 и 6 и близко к нулю.В момент 1: поступает запирающий сигнал на транзистор 3 и он начинает закрываться, Однако ток обмотки 5 вследствие его индуктивного характера мгновенно измениться не может и замыкается в контуре: демпфирующий диод 13 - конденсатор 12 - обмотка 5, При этом конденсатор 12 сначала разряжается до нуля, а затем заряжается до обратного напряжения, аккумулируя энергию, запасенную ранеее в обмотке 5. Величина обратного напряжения, равная амплитуде обратного напряжения на обмотке 5 (эпюра 23), зависит от величины индуктивности рассеяния обмотки 5 трансформатора 4, от нагрузки преобразователя и от значения емкости конденсатора 12. Форма напряжения на транзисторном ключе 3 показана на эпюре 21 (кривая 24). В течение фронта нарастания напряжения (интервал тз-е ) диод 6, находившийся ранее в открытом состоянии, не успевает восстановить свое обратное сопротивление, в результате чего обмотка 15 остается зашунтированной и не оказывает влияния на формирование траектории переключения транзистора 3. При необходимости для указанной цели может быть включен также дополнительный конденсатор 25 (показан пунктиром на фиг.1), Далее после закрытия блокирующего диода 6 возникает напряжение на обмотке 15 дросселя 14 которое трансформируется в его вторичную обмотку 16. Открывает 3 131759ся рекуперационный диод 17, энергиядросселя 14 передается в нагрузку,напряжение на обмотке 16 ограничивается на уровне выходного напряженияпреобразователя 0 ц . Напряжение напервичной обмотке 15 равно К 0,где К - коэффициент трансформациимежду первичной 15 и вторичной 16обмотками дросселя 14.Таким образом, в течение интервала С -й к транзисторному ключу при 4 5ложено напряжение, равное сумме напряжения входного источника питания,обратного напряжения конденсатора12 Б,р и напряжения на обмотке 15 15К У,. Величина К У составляет10-20 Х от У , что определяется отношением интервапа С, -С к длительности периода -Т работы преобразователя. 20В моментпоступает следующийотпирающий сигнал на транзисторныйключ 3.В интервале Спроисходит перезаряд конденсатора от напряжения 25Бдо Б. При этом энергия, заобр ситпасенная ранее в конденсаторе 12,передается в дроссель 14, Затем после закрытия транзистора 3 эта энергия передается в нагрузку. Таким образом,в течение открытого состояниятранзисторного ключа 3 передача энергии в нагрузку идет по цепи: трансформатор 4 - выпрямитель 8 - фильтр9, а в течение закрытого состояния -по цепи: дроссель 14 - диод 17. Этоспособствует снижению пульсаций выходного напряжения преобразователя,Совмещенные эпюры тока и напряжения (кривые 22 и 24) на транзисторе 403 показывают, что динамические потери в нем могут быть сведены к минимуму, При включении скорость нарастания тока ограничена индуктивностьюобмотки 5 трансформатора 4, а при 45выключении скорость нарастания напряжения ограничена перезарядом конденсатора 12,В отличие от прототипа в предлагаемом преобразователе рекуперационный дроссель работает при переменномнапряжении на обмотке (без подмагничивания), что уменьшает массу и габариты устройства,Работа преобразователя по фиг.2 55аналогична описанной. 3 4Работа преобразователя по фиг.3 отличается от описанной тем, что в нем конденсатор 12 во время открыто" го состояния транзистора 3 разряжается до нуля, а во время закрытого состояния заряжается до напряжения, равного сумме напряжений У К Б , т.е. конденсатор 12 работает при однополярном напряжении на его выводах.Формула и з обретения1, Преобразователь постоянного напряжения, содержащий по меньшей мере один силовой транзистор, соединенный с входными выводами преобразователя через первичную обмотку силового трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам преобразователя, защитную СП-цепочку из последовательно соединенных конденсатора и демпфирующего диода, включенную в цепь первичной обмотки силового трансформатора, и рекупера" ционный двухобмоточный дроссель, первичная обмотка которого одним выводом подключена к точке соединения конденсатора и первого вывода демпфирующего диода СР-цепочки, а вторичная обмотка через рекуперационный диод подключена к выходным выводам преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, в цепь силового транзистора согласно-последовательно включен блокирующий диод, причем второй вывод демпфирующего диода соединен с одноименным первым выводом блокирующего диода, второй вывод которого соединен с другим выводом первичной обмотки рекупереционного дроссе- ЛЯ е2. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что указанная СП-цепочка включена параллельно первичной обмотке силового трансформатора.3. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что указанная СР-цепочка включена параллельно цепи, состоящей из силового транзистора и блокирующего диода.131593 Ьца Жил г 1 фур ф Составитель В.МоинРедактор А.Огар Техред М. Ходанич Корректор С. Черни Подписноемитета СССРкрытийкая наб., д, 4/5 Тираж 660НИИПИ Государственного кделам изобретений и35, Москва, Ж, Рауш каз 2431/52 изводственно-полигр е предприятие, г. Ужгород, ул, Проект