Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

%КЛИО"Б 1;,с ЕТ ЕНИЯ ВИДЕТЕПЬСТ К АВТОРСИО те го вателю оянное. надежно токов остоянноЦель изобти путем нст ди к электроОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ(71) Львовский политехнический итут им. Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССРР 736290, кл, Н 02 М 3/335, 1978,Авторское свидетельство СССРУ 756385, кл. Н 02 М 3/335, 1978.(57).Изобретение относится хнике, к преобразнапряжения в посретения в , повышениеисключения "сквозныхдах выпрямителя, Прдержит И ячеек 2, уусилитель мощностиформатор , фильтр5, конденсаторы 1 О,выполнен двухобмоточобмоток дросселя 12нить сквозные токиденсаторов 10 и 11 ппомех за счет образоного контура, 2 з,п образователь соел задержки 3,выходнойтранс, выпрямитель 1. Дроссель 12 ным. Включение позволяет устра. Включение кононижает уровень вания колебательф-лыу 3 илаИзобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным ис" точникам литания радиоэлектронной аппаратуры.5Цель изобретения - повышение надежности путем исключения "сквозных токов" в диодах выпрямителя.На Фиг,1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на 10 Фиг.2 - вариант реализации узла задержки при п=2; на Фиг.З - временные диаграммы напряжений и токов при п=2.Устройство (Фиг.1) содержит задаю" щий генератор 1 и 2,1-2.п ячеек,кж дая иэ которых включает последовательно соединенные узел 3 задержки, усилитель 4 мощности и выпрямитель 5, Усилители 4 выполнены на силовыхтранзисторах 6 и через экранированные выходные трансформаторы 7, обмотки которых вместе с транзисторами соединены с выходными шинами 8 и 9 и конденсаторами 10 и 11, подключенык дросселям 12, включенными между кон денсаторами 11 и дополнительными конденсаторами 13, а также входом выпрямителей 5, выходы которых объединены в шины 14, образующие совместно сшинами 15 нулевого потенциала источ ники входных напряжений.Вариант реализации узла 3 задержки , при п=2, приведенный на Фиг,2, включает в себя делитель 16 частоты, соединенный с задающим генератором селекторы-элементы И 17, подключенные к делителю 16 частоты, Формирователи 18 управляющих импульсов (например, ключи ), подключенные к выходам селекторов 17,40 Работа устройства при количестве ячеек п=2. Для этого случая на Фиг.З приведены временные диаграммы напряжений и токов в характерных точкахсхемы, где:а-г - напряжение сигналов на входах усилителей мощности;д-з - напряжения на выходах усилителей мощности;и-м - токи силовых транзисторов усилителей мощностии-о - напряжения на выходах усилителей мощности, если оставить работающей одну ячейку (п=1);55 п,р - токи силовых транзисторов, если оставить одну ячейку;с,т,ф - напряжения на дросселях; у,ц - токи дросселей. Задающий генератор 1 и узлы 3 задержки образуют последовательности,11задержанные на - (-1 друг относительи 2но друга (фиг,З а-г). Эти последовательности коммутируют силовые транзисторы 6, навязывал устройству рабочий цикл. Рассмотрим для простоты работу устройства беэ .нагрузки, По заднему Фронту импульсов любой из последовательностей, например (фиг.За), запирается соответствующий силовой транзистор, Ток, соответствующий магнитному потоку, накопленному эа вре ЪЛмя -, в соответствующей полуобмотке трансформатора 7 (фиг.Зи) теперь, не находя другой цепи, производит заряд конденсатора 10 и 11 (и всех пара эитных емкостей-транзисторов, трансФорматора), Формирует положительный фронт на коллекторе данного транэисто" ра (Фиг.Зд). Соответствующий Фронт, но противоположной полярности, образуется на коллекторе другого транзистора (Фиг.Зе), образующего с данным пару, Фронты являются частью колебательного процесса (Фиг.Зд, штриховая линия), развитию которого препятствует включение другого транзистора, Включение его производится самим про", цессом без воздействия управляющего сигнала извне и происходит при изменении коллекторного напряжения тран=: зистора на напряжение другого знака. Транзистор включается инверсно и находится в насыщении (для транзисторов не допускающих инверсного включения при больших токах, параллельно следует включать диоды) до тех пор, пока ток, накопленный в полуобмотке, не упадет до нуля (фиг.Зк), После этого транзистор должен был бы запереться, а колебательный процесс вновь бы развивался (Фиг.Зд, штриховая линия). Транзистор, однако,не запирается, а продолжает находйться в насыщении благодаря поступлению на его базу сигнала (Зб), приходящего несколько ранее. Ток в данной полу- обмотке падает до нуля, а затем увеличивается в противоположном направлении (Фиг.Зк), не влияя на форму коллекторного напряжения. Рост осуществляется до поступления заднего фронта последовательности (фиг,Зб), запирания другого транзистора, и процесс повторяется.13943Таким образом, транзисторы неучаствуют ь коммутации мощности. Включение транзисторов производится в соответствующие моменты колебательнымпроцессом. Изменение токов и напря 5жений производится без влияния активных элементов - транзисторов, атолько пассивными элементами; индуктивностями трансформаторов.7, конденсаторами 1 О и 11 и паразитнымиемкостями транзисторов 6, обмотоктрансформаторов, монтажа, т.е. тем,что образует колебателвный контур.Отсюда следует, что уровень излучае-, 15мых помех определяется элементамии конструкцией колебательного контураи скоростью протекания колебательногопроцесса, Поскольку процессы в устройстве ограничены колебательным контуром, а элементы контура конструктивно четко определены локализация излучаемых помех не вызывает технических трудностей. Серьезно облегчаетзадачу возможность снижения скорости 25протекания колебательного процесса.фронты коллекторных напряжений могутбыть доведены соответствующим выборомвеличины конденсаторов 10 и 11 до везличин - без всякого влияния на КПД2устройства, Таким образом, частота,на которой работает устройство, можетбыть значительно увеличена по сравнению с известным устройством,35Работа под нагрузкой не оказывает влияния на коллекторные напряжениятранзисторов, Для понимания работырассмотрим вначале простой случай -работу устройства, построенного на 40одной ячейке (п=1), Теперь еще до пос-тупления импульса (фиг.Зб,а) ток,запасенный в полуобмотках за время;действия импульса (фиг.Зп-р), упадетдо нуля, вызывая деформацию плоской45вершины импульса коллекторного напряжения (фиг.Зн,о). Включение силовоготранзистора теперь создает крутойперепад напряжения на коллекторе.Генерируется помеха, вызванная ком 50мутацией мощности, произведеннойтранзистором, Введение второй ячейкиустраняет данный недостаток, Так каквключение силового транзистора даннойячейки производится непосредственноза выключением транзистора первой.55питание нагрузки за время действияимпульсов Зв будет производиться отвторой ячейки, а колебательный про 574цесс в первой ячейке будет развиваться без деформации траектории, Токи в полуобмотках приведены на фиг,Зл,м.Рассмотренная структура сохраняет . свои свойства в широком диапазоне нагрузок: от полного сброса до максимапьной и может быть применена в качестве конверторов малой и средней мощности, Увеличение отдаваемой мощности связано с увеличением рабочих токов через диоды выпрямителей. А это, в свою очередь, приводит к воз", никновению сквозного тока через выключающийся диод, Растут помехи, и это является препятствием дальнейшему увеличению отдаваемой мощности. Увеличение числа п-ячеек, хотя и эффективно, но приводит к ухудшению массо- габаритных показателей. Применение дросселей 12 и конденсаторов 13 позволяет устранить сквозные токи.По заднему фронту импульсов любой из последовательностей, например За, запирается транзистор, Так, накопленный из обмоток дросселя (фиг.Зу,ц), не находя цепи, вместе с током полуобмотки трансформатора перезаряжает конденсаторы 10 и 11 и все паразитные емкости, формируя положительный фронт коллекторного напряжения данного транзистора (фиг.Зд). Соответствующий фронт, но противоположной полярности, формируется на коллекторе другого транзистора (фиг.Зе), образующего с данным пару. Как и ранее, после изменения знака коллекторного напряжения на противоположный, транзистор открывается, препятствуя дальнейшему изменению коллекторных напряжений. Теперь обмотка дросселя оказывается под обратным напряжением (фиг.Зс,т,ф,х), и ток в дросселе начинает падать, После достижения током нуля другой транзистор должен бып бы запереться, но ток, накопленный в полуобмотках трансформатора, удерживает его в насыщенном состоянии. Диаграммы коллекторных напряжений остаются, таким образом, без изменений. Напряжение до и после дросселя представлены соответственно на фиг.Зс,ф,т,х. Уменьше ние тока в дросселе - это и умень" шение тока выпрямительного диода, Равенство тока нулю вызывает запирание диода. Одновременно изменяется напряжение после дросселя (фиг.Зт,х). Изменение напряжения индуцирует про 1394357тивоположное напряжение на второй обмотке дросселяПолярность напряжения такова, что открывается второй диод выпрями 5 теля, а вторая обмотка начинает накапливать ток. После запирания второго транзистора процесс повторяет" сяДиоды выпрямителя, под каким бы напряжением не находились, включаются плавно спадающим током и окаэыва" ются одновременно выключенными. Этим устраняются сквозные токи и снижаются помехи от увеличения отдаваемой мощности. Соответствующим выбором величины конденсатора 13 можно довести фронт напряжения на диодах до - без всякого влияния на КПД и еще 2понизить уровень помех, 20Влияние дросселя на колебательный процесс ничем не отличается от влияния полуобмоток трансформатора: теперь они совместно формируют траекторию рабочего цикла. Снижение помех 25 может быть получено при использовании в качестве дросселей 12 индуктивности рассеяния трансформатора 7. Необходимая величина индуктивности находится соответствующим выбором 30 моточных данных трансформатора и его конструктивным исполнением.уменьшение уровня излучаемых помех удается достигнуть за счет полноВго устранения сквозных токов, режимов вынужденного включения транзисторов,35 за счет возможности доведения фронтов импульсов напряжения на силовых транзисторах до " без ухудшения КПД.40 Формула изобретения1, Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий по меньшей мере две ячейки, каждая иэ которых содержит усилитель мощности с выходным трансформатором, во вторичную обмотку которого включены двухполупериодный выпрямитель со средней точкой и фильтр дроссель которого включен последовательно в одну выходную шину, а конденсатор соединен первой обкладкой с выводом дросселя и второй обкладкой - с другой выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения "сквозных" токов в диодах выпрямителя, введен узел задержки в каждую ячейку, а дроссель выполнен двухобмоточным, причем обмотки дросселя включены встречно, а каждая из обмоток включена между свободным концом вторичной обмотки выходного трансформатора и диодом выпрямителя, узлы задержки соединены последовательно между со" бой и последовательно с усилителем мощности.2. Преобразователь по п,1, о т " л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения уровня помех путем бестокового переключения полупровод" никовых ключей, обмотки выходного трансформатора шунтированы конденсатором, образующим БС-контур.3, Преобразователь по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что индуктивность рассеяния выходного трансформатора использована в качестве индуктивности ЬС-контура..Бу ееее т232/5 6 к одпис но-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектна ои Тираж НИИПИ Государстве по делам иэобрет 35, Москва, Ж, ного комитета СССРний и открытий Раушская наб д, 4/