Преобразователь постоянного напряжения

(9) 111 151) 4 Н 02 М 3/335 7/53 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИС БРЕТЕНИЯ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 82397/24 иевухн- ро Бюл. М 35оизводственно-техни е Уралчерметав ков;ЛЬ ПОСТОЯННОГО относится к электроайти применение во оричных источниках э ктропитания. ение массо- йормы выход Цель изобрете улучтел ейПреоброчи К аб тных пок го н пряжения. силовые кл рный узел,3 и 4, вт ичивающими раничения ния на К 1 зователь со и 2, транс держи ма ыпол енныи с пери 5 и 6 иобмотками. вичным ричны 7 и 8 размаУзелнапря корости нарастани и одержит ди 9 ь 3(71) Опытное ическое предприматика(57) Изобретентехнике и може оды 12-15 и дроссель 16. Выполнентрансформаторного узла на одном дстержневом магнитопроводе 19 с путом 20 обеспечивает отсутствие ивала на выходном напряжении. Призамыкании К 1 процесс перемагничивания магнитопровода определяется превышением числа витков обмотки 4 против числа витков размагничивающейобмотки 8. Напряжение на вторичнойобмотке 6 превышает выходное напряжение, и приложено в запирающей полярности к выпрямителю 1. Перед замыканием К 2 магнитный поток черезобмотку 4 определяется потоком, пронизывающим обмотку 3, за исключениемчасти потока, ответвляющегося в магнитный щунт. При замыкании К 2 разность потоков обмоток 3 и 4 замыкается через магнитный шунт, магнитное сопротивление возрастает и намагничивающий ток возрастает во время перекрытия К 1 и К 2, При этоммагнитная энергия через диоды 9 и 1 Овозвращается в сеть. 6 з,п. ф-лы,3 ил, Иобретение Пас.цгс. к р )брд- :ЗОВДТЛЬЦОЙ ):ЕКТ)С) ТЕ;ЦИКЕ И Ма+цайти применение Во вторичных ис.точниках электропитанияЦель изобретения - улучшение мдссогдбдритных показателейфс)рмы вь- ходцо 10 япряжезниъНа фиг1 прездставзтецд схмд пре - образователя, первый: дриант; на фиг. 2 - трацсформаторный узел; ця фиГ. 3 схемя презобр зОВдтел 51 Вто - рой ва.риант,Преобразователь сзоержит си:овые ключи 1 и 2, последозтел,о-вклоченные с ними первичць)е обмотки 3 и 4, вторичные 5 и 6 и раз."ЯтИчивдющие 7 и 8 обмотки трансформаторного уссяРдзмдцчзвающи 7 и 8 об,"Отки через рек (гпер дцисэцые,циа я 1 9 и 10 ПОДКЛЮЧЕЗЦЬ 1 К ВХОДУ ) Я В ТОРИ ЧЦЫЕ ОО - матки э и 6 еер Выпр 5:мите,.ь 11 к Выходу преобразо;здтля, Узел агра - цичения скорости царас.тания напряжения силовых ключсй Включен в цепь первичных обмоток 3 и 4 и содержит диоды 12-15, дроссель 16 и конденсаторы 17 и 18,Трансформаторый узел Выполнен на одном ,едином, двухстерж:еваммагнитопроводе 9 с шатуном 20, устд. -новленным между стержнями и параллельно им, а каждая иэ указяцньхгрупп обмоток расположена ца ат,г,ельном стержне,Преобразователь по второму варианту (фиг, 3, содержит на входе емкостные делители 21 и 22 напряжения,Преобразователь постоянного напряжения с размагничивающими обмотками по первому варианту (фи), 1работает следузощим образом,Б момент Времени )о, когда ключзамкнут, а ключ 2 разомкнут, напряжение на вторичной обмотк 5 приложено в проводящей полярности к выпрямителю 11, т,е. зыходное напряжениепреобразователя определяется напряжением питания 1 приложенным ктервичцой обмотке 3 через к:поч 1,Напряжение на обмотке 4 в это времяпревышает напряжение питания цд негичину се (идет процесс перКЯегничивания магнитоправода и превьшеиенапряжения Ь 1 ня обмотке ч эпрелеля -ется превьппением чиста витков обмотки 4 против числа витков размагничивающей обмотки 8,. 11 апряжепие цавторичной обмотке 6 также превышает51 01 ХО;ЦС)Е. Ц;ЦР 5 ЕЦИЕ П)Е.ООР1 Д Е 3 ят со Второгочивает отсутствие 40 45 напряжении,ного шуцта выбисоображеций,)- магнитное ины магнитопровоодной группе обма нитное сопрой цепвключаю 50 О 5 ( д / уг 30 35 1) с)ца ри 0;"еца В )дпирсю .Олпности к зь:цр)1 цтетн1;1 а:ее цре.д здмь кдИем ключа 2ц(1 пряжецие цд обмоке 3 и с.оответст -Вецца ца Вьхотцз пробраэонател ос -тче:тс 5 прежним , клю:1 1 ЭЯмкцут; .1111 гцитц)й поток через обмотку 4 и цдпряжецие нд цей спределяется потока.", процизьпдн)пим Вклочецную обмс)т - ку 3 за исключением части потока, отнетвгяющегася В магнитный шунт.8 момент эамьпсания ключа 2 напряжение цд обмотке 4 фиксируется нд уров. це.(До зд 1 Кдция ано было цикеиз зя яличия мя ГнитцОГО оунтя, и ддльцЙшее 13)1 це цие патака В этой обмотке з;1)1 яетс при:аж(Иым к цезз дцряженем, 11 оз пик аняпая при этом разность потоков обмоток 3 и 4 замыкается черн мдгИт ый шунт, магнитнае соп 1)ОТВ.пе ПР сз;епи обмоток 3 и 4 при этом Возрастает и ця агцичиваощий ток об 5 х обмоток:д тзсе Время перкрыти к:ючей 1 и 2 рдс те.т с УВли 1(ццай скоростьо, что уце личиздет е.го .дкспмд:зьцое з аче - 1. и , О д ц д к 0 ) т я к к я к ц д к 0 т л е. н ц а я э ц е. р гця магцитцо о поя практически пол- С)СТЬО НО.ЗРСГ;Дт СЯ В ДаптзнЕЙШМ через рекуперсциоццые;иоды 9 и 1 О и сеть) эта увеличе.цие амдгичивдо щего тока це являеся цедастатком.11 дпряжения д обмотках оста)отя по:в пастью не завис и ыхи. При Вклочеции к.юеа 2 д соот 1 зетстцуюпей ВыхОДИОЙ обманке 6 и саотзтственнод выпрямителе. 1 1 цстпряж 1 пз(. Л 05 Вляет ся да того, как оа ис.чзплеча, что и обеспе.1) овдзд цд ВВ 1 хОдцаПдрдмезт )ы магнит1)дотся из сле,с;юп;ихОбозначив черезсс)про тивлецие. ГОГ 101..;а , принадлежащймоток) черезг шт ивление шуцтируюпе ще и сапрот 5 ление па воздушному зазору, и, сс едс)вде:ьца, це равное даже при отсутствии шунта, рассмотрим с.е.туопиен слуе я и,Н = со3 то о зцачгет, что обепрвичце абЕ)тки 1:меют коэффициентсвязи дицицд, чтс; можно реализоватьстрого, только е:сли это одна и та жеоомоткя,.или приб:ц.жццо, если обеобмотки намодцы и . Общем стержне,т.е. это обьвцый трансформатор двухтактцой схемы.Н =О, 11 ве половины трансформатора полностью отделены шунтом, т,е.5 практически это могут быть два отдельных трансформатора. устройство будет работоспособным, но такой преобразователь приобретает главный недостаток одцотактцых схем - плохое использование сердечника, который в этом случае работает только на одном знаке магнитной индукции и, следовательно используется максимум наполовину, Кроме увеличения объема сердеч 5 ника, это приводит и к удвоению числа витков всех обмоток и соответственно к увеличению падений напряжений на обмотках и ухудшению стабильности выходных напряжений, Расчеты пока зывают, что коэффициент использова - ция серде вцика в общем виде в данцой схеме определяется выражением 2-+ 1- р+При этом величина всплеска тока, вызванная наличием связи двух первичных обмоток и выраженная как доля тока холостого хода БЯ -лх Г 5 где 1 - ток холостого хода,Как видно из первого выражения,Бпри - =2 коэффициент использованияНрсердечника составляет 5/6, Отношениеобычно составляет менее 0,1, СлеТдовательно, при - =2 величина всплесЙрка тока составляет значение, не превышающее 207, от тока холостого хода, 45что является вполне приемлемым.На фиг. 2 приведены варианты шунтирования магнитопровода 19 шунтомвставкой и шунтом-накладкой 20.Ограничение скорости нарастания 50напряжения силовых ключей 1 и 2 обеспечивается временем заряда конденсаторов 17 и 18. С целью уменьшениядинамических потерь при перезарядахуказанных конденсаторов на этапе подготовки к очередному моменту выключения соответствующего из силовыхтранзисторов 1 и 2 в цепи перезаряда установлен дроссель 16, Диоды 125 служат для разделения цепей заряда и разряда конденсаторов 17 и 8.Соотношение витков в первичной 3(4) и размагцичцвающей 7(8) обмотках в преобразователе определяетсясоотношениеТ+КТ-.где Т - длительность периода преобразования;длительность фронта нарастания напряжения при размыкации ключа, величина которогоопределяется необходимым ограничением потерь на транзисторе соответствующего ключаэлемента,Работа преобразователя, выполненного по второму варианту (фиг. 3),аналогична вышеописанной, Отличиесоставляет то, что преобразовательпитается от первичного источника,имеющего средний потенциальцый вывод, либо средняя потенциальная точка образуется установкой на входеемкостного делителя напряжения,Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий два однотактных усилителя мощности, соединенных по схеме двухтактного преобразователя, для чего каждый состоит цз транзистора и трансформатора с первичной, вторичной обмотками и цецц размагничивания, прц этом силовые выводы транзистора каждого однотактного усилителя мощности подключены через первичную обмотку трансформатора к соответствующим входным выводам однотактцого усилителя мощности, а вторичные обмотки - к выходным выводам, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного напряжения, трансформаторы выполнены ца одном двухстержневом магнитопроводе и обмотки каждого трансформатора размещены на отдельном стержне,2, Преобразователь по и, 1, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что соответствующие входные выводы однотактных усилителей мощности соединены и подключены к входным выводам преобразователя, при этом цепь размагни 1 .) 151 ( )) Г чивания выполнена в Би;)е дцода и обмотки рязмс)1 ничивяния которея 1)язмещеца на каждом стержне магцитопроВодя и подключеня через соотееству -к)щий диОд к Входным ВыВОдям,3, 1 реобразователь по п, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что соответствующие входные Выводы однотактных усилителей мощности соединеныпоследовательно и подключены к входным выводам преобразователя, к которым подключен емкостной делитель,средней точкой соединенный с объединенными разноименными входными выводами. однотактных усилителей мощностипричем в каждом цепь размагничивания выполнена в виде последовательно соединенных рекуперационного диода и обмотки размагничивания, являющейся. секцией первичной обмотки,и подключена между средней точкой делителя и противолежащим входным выводом.4, Преобразователь по и 1 о т-.л и ч а ю щ и й с я тем, что магни топровод трансформатора со,);ержитмагнитный шунт, устяновле)п)ый междустержнями и параллельно им,.5. 11 реобразователь по и, 25 о тл и ч а ю щ и й с я тем, 1 то числовитков размагничивающей обмотки мзн .ше числа витков первичной обмотки. Г) . Преобр 1 3) ц;):.Г и, ), ) т,Ц; Ч Я Б 131 ) Но 3.не:155 11;1,:)целен уз)л 01 ряци че ни 51 скорО с". и НБГ) яс 51 ция ц с 11:р 51 жеци 51 соцержя 1 ц 1 и че Сыре диоця соецицеццых цонарцо и цо едо 13 атл Но Бцепочки, Оцци с Боб)Дцые ко)1 цы ко 10)11 х Объединены и ГОдключены че 1)е 3 д 1)Ос -сель к ОДномУ езхй 51 НОму ВыБ Оду 1)р е )бра.3 овятсля, я цру: ие 0.)ъе 1 ицецы и гоцк)1 ич ены к )и)угОму 3 хО,1 ц Ому Выводу Гр е Обр язоцятеля, я сре;ши 3 оки указянцыхц)почек через кОцденсат 01)ы Г 10 дсоеГицены к точка): ссед 5 Нец)я транзисторов с первичными обмотками,7, Преобря.ователь по нп, 1 и 3,о т л и ч я ю щ и Й с я тем, чтс, сц,)лью повыше 15 я КП введены цця,1-трехпол)осника, содержащие кажлыйдца послед 0135. ельцс соедиценц х д.о -;1 Я, связанные с их общей тонкокон;1 1 сатор и д,:)оссеть, подк)нпчешый1 свободному Выводу ОДНОГО и)1 диодов,1 ру Ои Вывод, россля НОдклк)чен к)родней тГ)чье емко стцого делителя ) ядругой Вь 1)Од коццецсяторя - к Обеейтэчке соелицеция тряцН 1:торя сСоставитель Н,Цишевсклкова Техред М,Ходанич орректор С,Иекма да Заказ 4240/5 Подписноетета СССР ткрытии я наб 4 5 олиграйическое предприятие, г, Ужгоро роизводствец Проектная, 4 Тираж 659ВНИИПИ Государствепо делам изобрет035, Москва, Ж. ного ко ний и о Раушска