ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ОБРАТНОХОДОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 2016 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, радиоэлектронике и может быть использовано в импульсных источниках питания, а именно в обратноходовых преобразователях напряжения в качестве схемы ограничения перенапряжения на силовом диоде, возникающего в процессе коммутации.

Известна демпфирующая цепь из патента JP 2002125370 с датой приоритета 26.04.2002 г., содержащая вторичную обмотку трансформатора, первый вывод которой подключен к положительному полюсу зарядного конденсатора через первый диод, а также через последовательно соединенные конденсатор и второй диод. Точка соединения конденсатора и второго диода подключена ко второму выводу вторичной обмотки трансформатора и отрицательному полюсу зарядного конденсатора через последовательно соединенные дроссель и третий диод.

Недостатком известной демпфирующей цепи является низкий КПД из-за выделения тепловой энергии на третьем диоде при протекании через него тока рекуперации дросселя.

Известен обратноходовой преобразователь напряжения из патента РФ 2537373 с датой приоритета 01.07.2013 г., содержащий разделительный трансформатор, силовой диод, выходной конденсатор, нагрузку и демпфирующую цепь. Демпфирующая цепь состоит из последовательно соединенных диода и резистора, включенных между концами вторичной обмотки трансформатора и конденсатора. Конденсатор включен одним выводом между силовым диодом и выходным конденсатором, а другим - между диодом и резистором демпфирующей цепи.

Недостатком известного обратноходового преобразователя напряжения является низкий КПД за счет потери энергии в виде тепла на резисторе R_sn.

Известен импульсный источник питания из патента US 5689409 с датой приоритета 18.11.1997 г. (прототип), содержащий вторичную обмотку трансформатора, подключенную к зарядному конденсатору и выходу импульсного источника питания через первый диод, а также через последовательную цепь конденсатора и второго диода. Точка соединения конденсатора и второго диода подключена к цепи «общий» через последовательно соединенные дроссель и третий диод.

Недостатком известного импульсного источника питания является низкий КПД, обусловленный потерей энергии в виде тепла на третьем резисторе при протекании через него тока заряда емкости второго конденсатора, а также на третьем диоде при протекании через него тока рекуперации дросселя.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении КПД обратноходового преобразователя.

Для достижения указанного технического результата в демпфирующем устройстве обратноходового преобразователя первый вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к первому выводу зарядного конденсатора и первому выходу устройства через первый диод, а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора и второго диода. При этом точка соединения первого конденсатора и второго диода соединена с катодом третьего диода и первым выводом дросселя. Второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к цепи «общий» обратноходового преобразователя и ко второму выводу дросселя, второму выводу зарядного конденсатора, через дополнительный конденсатор к аноду третьего диода.

В демпфирующей цепи используются только реактивные элементы, перезаряжающиеся во время действия той или иной полуволны, а накопленная в дросселе энергия индуктивности рассеивания вторичной обмотки трансформатора отдается в зарядный конденсатор и в нагрузку.

На фиг. 1 представлена схема демпфирующего устройства обратноходового преобразователя, где:

1 - вторичная обмотка трансформатора;

2 - первый диод;

3 - зарядный конденсатор;

4 - первый конденсатор;

5 - второй диод;

6 - дроссель;

7 - первый выход устройства;

8 - третий диод;

9 - дополнительный конденсатор.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы демпфирующего устройства обратноходового преобразователя, где показаны:

напряжение на вторичной обмотке трансформатора (1) (фиг. 2, а);

ток через первый конденсатор (4) (фиг. 2, б);

ток через второй диод (5) (фиг. 2, в);

ток через дополнительный конденсатор (9) (фиг. 2, г);

ток через дроссель (6) (фиг. 2, д).

В заявляемом демпфирующем устройстве обратноходового преобразователя первый вывод вторичной обмотки трансформатора (1) подключен к первому выводу зарядного конденсатора (3) и первому выходу устройства (7) через первый диод (2), а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора (4) и второго диода (5). При этом точка соединения первого конденсатора (4) и второго диода (5) соединена с катодом третьего диода (8) и первым выводом дросселя (6). Второй вывод вторичной обмотки трансформатора (1) подключен к цепи «общий» обратноходового преобразователя и ко второму выводу дросселя (6), второму выводу зарядного конденсатора (3), через дополнительный конденсатор (9) к аноду третьего диода (8).

Функционирование заявляемого демпфирующего устройства обратноходового преобразователя происходит следующим образом.

Во время действия отрицательной полуволны, в момент замыкания силового ключа (отрезок времени t1-t2 на фиг. 2), ЭДС самоиндукции индуктивности рассеяния вторичной обмотки трансформатора (1) приводит к скачку отрицательного напряжения на вторичной обмотке трансформатора (1), заряжая первый (4) (см. фиг. 2, б) и дополнительный (9) (см. фиг. 2, г) конденсаторы через третий диод (8). При этом уровень заряда дополнительного конденсатора (9) ограничивается индуктивностью дросселя (6). Когда силовой ключ (на фиг. 1 не указан) замкнут (отрезок времени t2-t3 на фиг. 2), первый (2) и второй (5) диоды закрыты. К последовательной цепи, состоящей из первого конденсатора (4), третьего диода (8) и дополнительного конденсатора (9), прикладывается входное напряжение обратной полярности с учетом коэффициента трансформации трансформатора (не указан), при этом открывается третий диод (8).

Во время действия положительной полуволны при разомкнутом силовом ключе обратноходового преобразователя (отрезок времени t4-t5 на фиг. 2) энергия, накопленная трансформатором, передается вторичной обмоткой трансформатора (1) через первый диод (2) в зарядный конденсатор (3). Энергия индуктивности рассеяния вторичной обмотки трансформатора (1) в момент размыкания силового ключа обратноходового преобразователя (отрезок времени t3-t4 на фиг. 2) перезаряжает первый конденсатор (4) (см. фиг. 2, б), защищающий первый диод (2) от перенапряжения, и через второй диод (5) (см. фиг. 2, в) передается в зарядный конденсатор (3). Зарядный конденсатор (3) определяет величину напряжения на выходе устройства (7).

Энергия, накопившаяся в дросселе (6), возвращается в зарядный конденсатор (3) через дополнительный конденсатор (9), третий диод (8) и второй диод (5).

Повышение КПД устройства обеспечивается за счет того, что первый вывод вторичной обмотки трансформатора (1) подключен к первому выводу зарядного конденсатора (3) и первому выходу устройства (7) через первый диод (2), а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора (4) и второго диода (5). При этом точка соединения первого конденсатора (4) и второго диода (5) соединена с катодом третьего диода (8) и первым выводом дросселя (6). Второй вывод вторичной обмотки трансформатора (1) подключен к общему выводу обратноходового преобразователя и ко второму выводу дросселя (6), второму выводу зарядного конденсатора (3), через дополнительный конденсатор (9) к аноду третьего диода (8).

В демпфирующей цепи используются только реактивные элементы, перезаряжающиеся во время действия той или иной полуволны, а накопленная в дросселе энергия рекуперации индуктивности рассеивания вторичной обмотки трансформатора отдается в зарядный конденсатор и в нагрузку.

Изобретение относится к электротехнике, радиоэлектронике и может быть использовано в импульсных источниках питания, а именно в обратноходовых преобразователях напряжения, в качестве схемы ограничения перенапряжения на силовом диоде, возникающего в процессе коммутации. Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении КПД обратноходового преобразователя и обеспечивается использованием реактивных элементов, перезаряжающихся во время действия той или иной полуволны, отдачи накопленной в дросселе энергии рекуперации индуктивности рассеивания вторичной обмотки трансформатора зарядному конденсатору и нагрузке. Демпфирующее устройство обратноходового преобразователя содержит вторичную обмотку трансформатора, первый вывод которой подключен к первому выводу зарядного конденсатора и выходу устройства через первый диод, а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора и второго диода. Точка соединения первого конденсатора и второго диода подключена к первому выводу дросселя. Второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен ко второму выводу зарядного конденсатора и к цепи «общий». Катод третьего диода подключен к первому выводу дросселя. Анод третьего диода через дополнительный конденсатор подключен ко второму выводу дросселя и к цепи «общий». 2 ил.

Демпфирующее устройство обратноходового преобразователя, содержащее вторичную обмотку трансформатора, первый вывод которой подключен к первому выводу зарядного конденсатора и выходу устройства через первый диод, а также через последовательную цепь, состоящую из первого конденсатора и второго диода, причем точка соединения первого конденсатора и второго диода подключена к первому выводу дросселя, второй вывод вторичной обмотки трансформатора подключен ко второму выводу зарядного конденсатора и к цепи «общий», третий диод, отличающееся тем, что катод третьего диода подключен к первому выводу дросселя, анод третьего диода через дополнительный конденсатор подключен ко второму выводу дросселя и к цепи «общий».