Преобразователь постоянного напряжения

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, может применяться в источниках вторичного электропита-. ния радиоэлектронной аппаратуры и является усовершенствованием устройства по авт, св, У 951596.Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение уровня генерируемых высокочастотных помехпутем ограничения импульсов коллекторного тока в транзисторах ячеек,На фиг. 1 приведена схема преобразователя постоянного напряжения,в котором однотактные ячейки подключены к источнику питания параллельно; на фиг, 2 - вариант схемы, в котором однотактные ячейки подключенык источнику питания последовательно; 20на фиг, 3 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя постоянного напряжения по фиг1, припротивофазном управлении однотактныМи ячейками, 25Преобразователь постоянного напряжения (фиг, 1) состоит из двух одно-,так тных прес бра зов ат ельных ячеек 1и 2, работающих противофазно на общий сглаживающий фильтр 3;ЗОКаждая из однотактных преобрательных ячеек состоит иэ силовогключа 4(5), подключенного к силовомутрансформатору 6(7), содержащему первичную 8(9), вторичную 10(11) и дополнительную 12(13) обмотки, При этомвторичные обмотки 10(11) выходныхтрансформаторов 6(7) подключены к общему сглаживающему фильтру через выпрямительные диоды 14(15), Общий сгла живающий фильтр 3 преобразователя выполнен, состоящим из двух дросселей16(17), двух рекуперационных диодов18(19) и сглаживающего конденсатора20. Причем каждый дроссель фильтра 45выполнен трехобмоточным, первые обмотки 21(22) которых включены последовательно с первичными обмотками8(9) выходных трансформаторов 6 (7 1однотактных ячеек 1(2). Один вьиодобмотки 23(24) каждого дросселя фильт.ра соединен с катодом соответствующего рекуперационного диода 18(19),Точка соединения другого вывода второй обмотки каждого дросселя с иер 55вым выводом третьей обмотки 25(26)дросселя подключена к соответс гвующим вынрямительным диодам однотактных преобразовательных ячеек,Вторые выводы третьих обмотокдросселей фильтра 3 объединены иподключены к сглаживающему конденсатору преобразователяДополнительныеобмотки 12 и 13 выходных трансформаторов 6 и 7 соединены друг с другомчерез диод 27 и резистор 28.Выход преобразователя постоянногонапряжения подсоединен к нагрузке29, В каждой,однотактной преобразовательной ячейке имеются дополнительные элементы, предназначенные дляфиксации напряжения на силовых ключахячеек - дополнительные обмотки выходных трансформаторов 30 и 31, дополнительные обмотки 32 и 33 дросселейфильтра преобразователя, диоды 34 и35 соответственно,Вариант преобразователя постоянного напряжения (фиг. 2) отличается отранее описанного только элементами,предназначенными для фиксации напряжения на силовых ключах однотактныхячеек,Таковыми элементами для преобразователя (фиг. 3) являются фиксирующиедиоды 36 и 37 и конденсаторы 38 и 39емкостного делителя напряжения,Преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) работает следующим образом.Силовые транзисторы 4 и 5 включаются попеременно, так как управляющие напряжения на их базах сдвионуты по фазе на 180 относительнодруг друга, Когда положительный импульс, подаваемый на базу, включаетсиловой транзистор 4, выпрямительныйдиод 14 начинает проводить ток иэнергия поступает на выхоДной дроссель 16 и нагрузку 29 преобразователя, На этом этапе увеличивается намагничивающий ток первичной обмоткитрансформаторов, который протекает попоследовательно соединенным первичной обмотке 8 выходного трансформатора 6 и первой обмотке 21 дросселя16, Этот ток на интервале (С,-С,фиг, 3) намагничивает сердечник выходного трансформатора 6 в прямом направлении, Накопление энергии в дросселе сглаживающего фильтра на этоминтервале времени происходит за счетпро 1 е:;ания токов: по первой обмотке 21 - тока коллектора силовоготранзистора 4, по второй обмотке 23тока вторичной обмотки трансформатора 6.5 15171На этом же интервале времени засчет ЭДС на обмотке 12 начинает протекать ток по цепи 12-27-28-13-12,намагничивая сердечник выходноготрансформатора 7 в обратном направ 5ленин путем протекания намагничивающего тока по дополнительной обмотке13. В момент времени й на базу транзистора 4 подается импульс запираю рщего напряжения и он выключается.При этом выпрямительный диод 14 запирается и часть энергии, накопленнойв дросселе 16, передается в нагрузку29 преобразователя, вызывая ток по 15цепи: 23-25 - параллельное соединениеконденсатора 20 и нагрузки 29 - рекуперационный диод 18-23. Этот процесспроисходит на интервале времени (й --е). 2 РОдновременно с этими процессами,начиная с момента времени й , происходит рекуперация энергии, накопленной в сердечнике выходного трансформатора 6, в источник питания преобраэователя по цепи; 30-34 - источникпитания преобразователя - 32-30. Приэтом на интервале времени (С -г) наобмотках выходного трансформаторавозникает ЭДС по знаку противоположная той, которая наводилась на них иаинтервале времени (С,-1 ). В моментвремени 1 процесс рекуперации энер"3гни сердечника выходного трансформатора 6 заканчивается и ЭДС на егообмотках падает до нуля,В момент времени С открываетсятранзистор 5 однотактной преобразовательной ячейки 2 и за счет ЭДС наобмотке 13 начинает проникать ток по 4 рцепи 13-12-27-28-13, при этом происходит намагничивание сердечника силового трансформатора 6 в обратномнаправлении. Этот процесс идет наинтервале времени (С - ). В момент 45времени 1 на базу транзистора 4 по 6дается положительный импульс, и процессы в однотактной преобразовательной ячейке 1 повторяются. Все процессы в однотактной преобразовательной 5 Рячейке 2 проходят аналогично, но сосдвигом по фазе на 180 Процессы в варианте предлагаемогопреобразователя (фиг. 2) проходятаналогично за исключением тогочторекуперация энергии, накопленной всердечнике выходного трансформатора6(7), в источник питания преобразо 03 6вателя идет по цепи 8-39-37-21-8(9-22-36-38-9).Изменением отношения числа витковвторой и третьей обмоток (23, 25 и 2426) каждого дросселя обеспечиваетсяперераспределение функций преобразования энергии между выходными трансформаторами и дросселями выходногофильтра преобразователя, а следова-.тельно, перераспределение объемов,занимаемых этими элементами,При изменении соотношения междучислами витков первой и второй обмоток каждого дросселя фильтра изменяется амплитуда и форма тока черезсглаживающий конденсатор фильтрапреобразователяОпределяют условие "безраэрывного" тока конденсатора выходногофильтра, т.е. условие режима, соответствующего минимальной амплитудетока, протекающего через конденсатор 204 ю ЫгОбозначают через и в ; - ко 14 о 1"1 мэффициент трансформации выходныхтрансформаторов однотактных преобра"зовательных ячеек.Принимая, что потери во всех элементах преобразователя равны нулю,обе однотактные преобразовательныеячейки загружены симметрично, получают соотношение1,п1 нк 2(1)где 1- среднее значение тока коллектора силового транзисторного клю-ча на интервале замкнутого состояния; 1 - величина :остоянного токанагрузки преобразователя.Минимальный ток сглаживающегоконденсатора фильтра преобразователясоответствует треугольной форме этого тока, Как только появляется изменение амплитуды токов обмоток 25 и26 дросселей 16 и 17 н моменты коммутации (моменты времени Си С),в токе сглаживающего конденсатора20 возникает прямоугольная составляющая и величина тока возрастает, Таким образом, условием "безраэрывного" тока через конденсатор 20 и условием наименьшего его обг,ема является равенство1 на1 рОс, (,1 =21,. и, (2)9 151 а вторые выводы третьих обмоток дросселей объединены н подключены к общему сглаживающему конденсатору фильтра преобразователя.2. Преобразователь по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что отно 7103 10щения чисел витков первой н второйобмоток каждого дросселя сглаживающего фильтра равны коэффициентам 5трансформации выходных трансформаторов соответствующих однотактныхячеек,