Преобразователь напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) .Я 1767 02 М 3 335 ОПИСАК АВТОРСК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 1279028, кл, Н 02 М 3/335, 1986.Авторское свидетельство СССР М. 1277324, кл. Н 02 М 7/5395, 1986.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: вторичные источники электропитания. Сущность изобретения, преобразователь содержит высокочастотный трансформатор 1, два транзисторных ключа 2, 3, два накопительных дросселя 4, 5, высокочастотный дроссель 6, два дополнительных дросселя 7, 8 конденсаторы 9, 10, диоды 11, 12, В момент включения источника питания Еп и коллекторов транзисторов начинается заряд конденсаторов 9 и 10 через обмотки дросселей 4, 5, 7, 8, Одновременно заряжается конденсатор 14, напряжением которого отпираются транзисторы 2 и 3, что обеспечивает самовозбуждение (запуск) преобразователя за счет иоложительной обратной связи, 2 з.п.ф. 4 ил.Изобретение относится к электронике и может быть использовано в электронной аппаратуре,Известен преобразователь напряжения, работающий в классе Е, в котором переключения активного прибора происходят при напряжениях на них, близких к нулю, благодаря чему достигается снижение уровня коммутационных потерь"в активном приборе 1Недостатком устройств данноготипа является относительно низкая йадежность, обусловленная действием вйсокого пикового напряжения на активном приборе, в несколько раз превышающего уровень напряжения источника питания,Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является ключевой преобразователь постоянного напряжения, выполненный наоснове параллельного резонансного инвертора с цепью защиты от перенапряжений (авт.св. СССР М 1277324, кл, Н 02 М 7/5395, 1986 г).Он содержит резонансный контур, состоящий из параллельно соединенных высокочастотного дросселя и конденсатора, включенных между коллекторамидвухсиловых транзисторов, эмиттеры которых соединены с отрицательным выводом источника питания, положительный вывод которого через питающий основной дроссель соединен со средней точкой высокочастотного дросселя, дополнительный дроссель, присоединенный параллельно к основному дроссел ю одним выводом через блокировочный конденсатор, а другим - через источник питания, причем точка соединения дополнительного дросселя с блокировочным конденсатором соединена с положительным выводом источника питания через диод, включенный встречно по отношению к напряжению источника питания,В данном устройстве не достигается жесткого ограничения выбросов напряжения на транзисторе, вследствие чего понижается его надежность, возникает необходимость снижения питающего напряжения, что приводит к снижению мощности и КПД, обусловленному высоким уровнем напряжения, действующего на транзисторах (3, 14 ЕП) и тока, протекающего по элементам колебательного контура(в число раз, равное добротности нагруженного контура, превышающего ток, потребляемый от источника питания),Целью изобретения является повышение КПД и мощности путем снижения амплитуды напряжения на транзисторах и токов в реактивных элементах,Изобретение поясняется фиг.1 - 4.На фиг.1 приведена принципиальнаясхема изобретения.Она содержит высокочастотный транс форматор 1, вторичная обмотка которогоподключена ко входу выпрямительной цепи, к выходу которой присоединены параллельно фильтровой конденсатор и нагрузка, два электронный транзисторных ключа 2 и 3, 10 два накопительных дросселя 4 и 5, соединенных началами с положительным выводом источника питания, а концами с коллекторами соответствующих транзисторов 2, 3, и цепью, состоящей из параллельно 15 соединенных первичной обмотки трансформатора 1 и высокочастотного дросселя 6.Устройство содержит также два дополнительных дросселя 7 и 8, начала которых присоединены к отрицательному выводу 20 источника питания, а концы - к первымвыводам конденсаторов 9 и 10 и анодам ограничительных диодов 11 и 12, соответственно. При этом катоды диодов 11 и 12 подключены к положительному выводу 25 источника питания, а вторые выводы конденсаторов 9 и 10 подключены к коллекторам транзисторов 2 и 3, соответственно.Изобретение работает следующим образом.30 Транзисторы 2 и 3 (фиг.1) возбуждаютсяпротивофазно прямоугольными колебаниями, вследствие чего суммарный ток о дросселей (фиг,1) поочередно замыкается через каждый из транзисторных ключей 35 (фиг.2,а,с,б). Максимальные напряжения наключах 2, 3 (фиг.1) фиксируются на уровне удвоенного питающего при помощи цепей жесткого ограничения, включающих дополнительные дроссели 7, 8, конденсаторы 9, 40 10 и диоды 11, 12 (фиг,1). В результате этого,а также вследствие равенства вольтсекундных площадей 1 и 32 на фиг.2,в,г (см,ниже) на транзисторах 2, 3 действуют напряжения прямоугольной формы с амплитудой 2 ЕП 45 (фиг.2, в,г). Из-за наличия дросселей средние напряжения на коллекторах равны Еп, поэтому вольтсекундные площади 31 и 32 на фиг.2 в,г равны, Поскольку напряжение на транзисторе в открытом состоянии отлично 50 от нуля, положительные относительно уровня Еп полуволны колебаний несколько короче отрицательных, К высокочастотному дросселю 6 приложено напряжение, равное разности напряжений на ключах 2,3, Форма 55 этого напряжения приведена на фиг,2 д, тока через дроссель - на фиг,2,е, Индуктивность дросселя 6 имеет такую величину, что за некоторый промежуток времени до выключения транзистора (Лт) она успевает накопить весь ток, подводимый к обмоткетрансформатора основными дросселями 4или 5, Скорость изменения тока в этой индуктивности становится равной нулю, поэтому, начиная с момента достижения токомв индуктивности значений + 1/2 обращается в нуль и напряжение на обмотке трансформатора и транзистора, на которыйдолжен поступить отпирающий сигнал,В результате включение этого транзистора имеет место при нулевом напряжении 10на нем (фиг.2 в,г).Формы токов в обмотках трансформаторов и на выходе выпрямителя приведенына фиг,2 ж,з.Таким образом, в изобретении реализован режим работы с прямоугольной формойколебаний на коллекторах транзисторов,амплитуда которых не превышает величиныудвоенного напряжения питания,Дроссели 4 и 5 (фиг.1) соединены параллельно первичной обмотке трансформатора, поэтому эта обмотка, выполненная сосредней точкой, может выполнять функциидросселей 4 и 5. Дроссели 7 и 8 по переменному напряжению соединены параллельно 25дросселям 4 и 5, так как падениями переменных напряжений на конденсаторах 9 и10 и на источнике питания Е можно пренеб- .речь, поэтому с целью улучшения массогабаритных показателей выходной 30высокочастотный трансформатор, основные и дополнительные дроссели могут бытьвыполнены на общем магнитном сердечнике, согласно фиг.З.С целью повышения надежности устройства путем автоматической установкирежима коммутации транзисторов дополнительные дроссели могут быть подключены котрицательному выводу источника питаниячерез цепь, состоящую из параллельно соединенных дополнительного конденсатора14 и диода 13 анод которого соединен сотрицательным выводом источника питания, дополнительные дроссели выполненыс отводами, причем отвод от дросселя 7 45первой цепи через первый токозадающийрезистор 15 соединен с управляющим входом второго транзистора 3, а отвод от дросселя 8 второй цепи - с управляющим входомпервого транзистора 2, согласно фиг,4, благодаря чему обеспечивается положительнаяобратная связь в преобразователе.В момент включения источника питанияЕ, коллекторов транзисторов начинаетсязаряд конденсаторов 9 и 10 через обмотки 55дросселей 4, 5, 7, 8, Одновременно заряжается конденсатор 14, напряжением которого отпираются транзисторы 2 и 3, что обеспечивает самовозбуждение (запуск) преобразователя за счет положительной обратной связи. Формула изобретения 1. Преобразователь напряжения, содержащий два транзистора, коллекторы которых соединены между собой через высокочастотный дроссель, а эмиттеры подключены к отрицательному выводу источника питания, а также первую цепь, включающую в себя основной дроссель, соединенный одним своим выводом с положительным выводом источника питания, а вторым - через конденсатор с анодом диода и одним из выводов дополнительного дросселя, причем катод диода соединен с положительным выводом источника питания, а другой вывод дополнительного дросселя - с отрицательный вводом источника питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и мощности путем снижения амплитуды напряжения на транзисторах и токов в реактивных элементах, второй вывод основного дросселя первой цепи соединен с коллектором одного транзистора, введена вторая аналогичная цепь, второй вывод основного дросселя которой соединен с коллектором другого транзистора, а также введен выходной трансформатор, первичная обмотка которого включен параллельно высокочастотному дросселю, а к вторичной обмотке подключен вход выпрямителя, на выходе которого включены фильтровый конденсатор и цепь нагрузки, соединенные параллельно.2. Преобразователь по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что выходной трансформатор, основные и дополнительные дроссели выполнены на общем магнитном сердечнике.3. Преобразователь по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что дополнительные дроссели подключены к отрицательному выводу источника питания, через цепь, состоящую из параллельно соединенных дополнительного конденсатора и диода, анод которого присоединен к отрицательному выводу источника питания, дополнительные дроссели выполнены с отводами, причем отвод от дросселя первой цепи через первый токозадающий резистор соединен с управляющим входом второго транзистора, а отвод от дросселя второй цепи через второй токозадающий резистор - с управляющим входом первого транзистора,1767647 Составитель А,АртымТехред М,Моргентал . Корр Керецман Редакт роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1017 Й,лрям имелно. рлрьющая четь аказ 3556 Тираж По ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская набисноеткрытиям при ГКНТ СС4/5