Способ компоновки силовой части преобразователей напряжения Российский патент 2022 года по МПК H02M3/22 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, к однотактным преобразователям напряжения с гальванической развязкой, преобразующим постоянное напряжение в постоянное, и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Известны схемы однотактных обратноходовых преобразователей напряжения (ECEN4517 http://ecee.colorado.edu/~ecen4517/materials/flyback.pdf), в общем виде представляющих собой преобразователи, запасающие энергию в магнитопроводе силового трансформатора во время замкнутого состояния электронного ключа, а затем передающие эту энергию в нагрузку во время разомкнутого состояния электронного ключа.

Известны схемы однотактных прямоходовых преобразователей напряжения (компания Texas Instruments Incorporated;

https://www.ti.com/jp/lit/ml/slup175/slup175.pdf), передающих энергию в нагрузку сразу во время замкнутого состояния электронного ключа.

Данные схемы обеспечивают высокую вариативность создания компоновок силовой части однотактных обратноходовых и прямоходовых преобразователей напряжения с гальванической развязкой, что позволяет создать высокотехнологичное малогабаритное изделие, обладающее низким уровнем радиопомех.

Технический результат заключается в увеличении арсенала средств в части создании компоновок силовой части однотактных обратноходовых и прямоходовых преобразователей напряжения с гальванической развязкой, позволяющих получить высокотехнологичное малогабаритное изделие со сниженным уровнем излучаемых и синфазных кондуктивных радиопомех.

Технический результат достигается тем, что способ компоновки силовой части преобразователя напряжения, содержащего магнитопровод трансформатора, первичную и вторичную обмотки, входные конденсаторы, электронный ключ, силовой выпрямитель, выходные конденсаторы и полигоны, подключенные к минусовым полюсам входного и выходного напряжения, таким образом, что магнитопровод трансформатора выполнен в виде комбинации П-образного сердечника и замыкающей пластины или двух П-образных сердечников, причем первичная и вторичная обмотки, электронный ключ и силовой выпрямитель расположены полностью или частично между стержнями магнитопровода трансформатора, а расположение элементов компоновки преобразователя симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора. Способ компоновки силовой части преобразователя напряжения может содержать обводные выпрямители и дроссель, расположенные симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - схема силовой части обратноходового преобразователя; на фиг. 2 - схема силовой части прямоходового преобразователя; на фиг. 3 - компоновка силовой части однотактного обратноходового преобразователя напряжения с гальванической развязкой (вид условно сверху), на фиг. 4 - компоновка силовой части однотактного обратноходового преобразователя напряжения с гальванической развязкой (вид условно снизу), на фиг. 5 - компоновка силовой части однотактного прямоходового преобразователя напряжения с гальванической развязкой (вид условно сверху), на фиг. 6 - компоновка силовой части однотактного прямоходового преобразователя напряжения с гальванической развязкой (вид условно снизу).

На фиг. 1-6 приняты следующие обозначения:

1 - магнитопровод трансформатора;

1.1 - первичная обмотка;

1.2 - вторичная обмотка;

2, 3 - входные конденсаторы;

4 - электронный ключ;

5 - силовой выпрямитель;

6, 7 - выходные конденсаторы;

8, 9 - обводные выпрямители;

10 - дроссель;

11 - полигон, подключенный к минусовому полюсу входного напряжения «-Вх»;

12 - полигон, подключенный к минусовому полюсу выходного напряжения «-Вых».

В предлагаемом способе компоновки силовой части преобразователя напряжения для реализации силовой части однотактных обратноходовых и прямоходовых преобразователей напряжения с гальванической развязкой применен магнитопровод трансформатора 1, состоящий из комбинации П-образного сердечника и замыкающей пластины (U-core + I-core) или из двух П-образных сердечников (UU-core), причем стержни магнитопровода трансформатора 1 могут быть как прямоугольного, так и круглого сечения, а в общем случае - сечения произвольной формы.

На условно верхней стороне печатной платы преобразователя (фиг. 3 и 5) расположены компоненты входной (первичной) стороны его силовой части.

Входное напряжение подается на преобразователь через контакты «+Вх» и «-Вх». Входные конденсаторы 2 и 3, а также электронный ключ 4 подключены к проводнику первичной обмотки 1.1 и располагаются по разные стороны от него.

Входные конденсаторы 2 и 3, а также электронный ключ 4 могут быть полностью или частично расположены между стержнями трансформатора 1, что снижает площадь входной части (габариты) преобразователя напряжения.

За пределами площади магнитопровода трансформатора 1 расположен полигон 11, подключенный к стабильному минусовому полюсу входного напряжения «-Вх». Таким образом, помехоизлучающий коммутируемый узел первичной стороны (первичная обмотка 1.1 и электронный ключ 4) расположен между стержнями трансформатора 1, что снижает излучаемые радиопомехи преобразователя.

На условно нижней стороне печатной платы преобразователя (фиг. 4 и 6) расположены компоненты выходной (вторичной) стороны его силовой части.

При компоновке обратноходового преобразователя напряжения (фиг. 4) между стержнями трансформатора 1 полностью или частично расположены силовой выпрямитель 5, а также выходные конденсаторы 6 и 7.

За пределами площади магнитопровода трансформатора 1 расположен полигон 12, подключенный к стабильному минусовому полюсу выходного напряжения «-Вых». Таким образом, помехоизлучающий коммутируемый узел вторичной стороны обратноходового преобразователя (вторичная обмотка 1.2 и силовой выпрямитель 5) расположен также между стержнями трансформатора 1, что снижает излучаемые радиопомехи преобразователя.

При компоновке прямоходового преобразователя напряжения (фиг. 6), добавляются обводные выпрямители 8 и 9 и дроссель 10, являющиеся элементами силовой части прямоходового преобразователя напряжения.

Компоновка силовой части обоих вариантов преобразователя симметрична относительно продольной оси магнитопровода трансформатора в соответствии с фиг. 3, 4, 5, 6, что снижает уровень производимых преобразователем синфазных кондуктивных радиопомех.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к однотактным преобразователям напряжения с гальванической развязкой, преобразующим постоянное напряжение в постоянное, и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Способ компоновки силовой части преобразователя напряжения, содержащего магнитопровод трансформатора, первичную и вторичную обмотки, входные конденсаторы, электронный ключ, силовой выпрямитель, выходные конденсаторы и полигоны, подключенные к минусовым полюсам входного и выходного напряжения, отличающийся тем, что магнитопровод трансформатора выполнен в виде комбинации П-образного сердечника и замыкающей пластины или двух П-образных сердечников, причем первичная и вторичная обмотки, электронный ключ и силовой выпрямитель расположены полностью или частично между стержнями магнитопровода трансформатора, а расположение элементов компоновки преобразователя симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора. Способ компоновки силовой части преобразователя напряжения может содержать обводные выпрямители и дроссель, расположенные симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора. Технический результат заключается в увеличении арсенала средств в части создании компоновок силовой части однотактных обратноходовых и прямоходовых преобразователей напряжения с гальванической развязкой, позволяющих получить высокотехнологичное малогабаритное изделие со сниженным уровнем излучаемых и синфазных кондуктивных радиопомех. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ компоновки силовой части преобразователя напряжения, содержащего магнитопровод трансформатора, первичную и вторичную обмотки, входные конденсаторы, электронный ключ, силовой выпрямитель, выходные конденсаторы и полигоны, подключенные к минусовым полюсам входного и выходного напряжения, отличающийся тем, что магнитопровод трансформатора выполнен в виде комбинации П-образного сердечника и замыкающей пластины или двух П-образных сердечников, причем первичная и вторичная обмотки, электронный ключ и силовой выпрямитель расположены полностью или частично между стержнями магнитопровода трансформатора, а расположение элементов компоновки преобразователя симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора.

2. Способ компоновки по п. 1, отличающийся тем, что содержит обводные выпрямители и дроссель, расположенные симметрично относительно продольной оси магнитопровода трансформатора.