Преобразователь постоянного напряжения (варианты) Российский патент 2025 года по МПК H02M3/335 

Описание патента на изобретение RU2841527C1

Изобретение относится к области электротехники, включая импульсную силовую преобразовательную технику, и предназначено для использования в качестве вторичного источника электропитания как высокотехнологичного с улучшенными массоэнергетическими показателями преобразователя постоянного напряжения в постоянное (ППН) для питания потребителей постоянного тока как на стационарных наземных объектах, так и на подвижных средствах, включая авиационно-космическую технику.

Известны Преобразователь постоянного тока в постоянный ток (Патент RU 2723565 от 16.06.2020 г.), Преобразователь постоянного напряжения в постоянное напряжение (Патент RU 2539560 от 20.01.2015 г.), Источник питания сварочной дуги постоянного тока (Патент RU 91915 от 10.03.2010 г.), Преобразователь постоянного тока в постоянный (А.С. SU 1541726 от 07.02.1990 г.). Проблемы, решаемые указанными изобретениями, связаны, как правило, с повышением КПД и снижением массы и габаритов устройства. В большинстве случаев для решения этой проблемы стремятся приблизить коэффициенты трансформации используемых трансформаторов к единице с целью снижения индуктивностей рассеяния и, как следствие, повышения КПД. Недостатками представленных аналогов являются относительно невысокие массоэнергетические показатели либо значительное усложнение схем. Решение указанных проблем может быть осуществлено, в частности, применением в качестве силовых инверторов схем полумостовых инверторов с четырехключевым силовым каскадом [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является принятый за прототип инвертор со связью со средней точкой через диоды (Патент ЕР №3301804 В1, Фиг. 1).

Технические задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение, заключаются в улучшении как энергетических и массогабаритных, так и эксплуатационных показателей, а также достижения высокой технологичности построения схемы преобразователя. При этом предлагаются рациональные схемы для случая повышения, так и понижения выходного напряжения.

При понижении выходного напряжения указанные задачи решаются за счет того, что в преобразователь постоянного напряжения, включающий источник постоянного напряжения, первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно и включенные параллельно источнику постоянного напряжения, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый транзисторные ключи, соединенные последовательно, причем положительный электрод первого транзисторного ключа соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения, а отрицательный электрод четвертого транзисторного ключа соединен с отрицательной клеммой источника постоянного напряжения, к общей точке первого и второго транзисторных ключей подключен катод первого диода, а к общей точке третьего и четвертого транзисторных ключей подключен анод второго диода, анод первого и катод второго диодов подключены к общей точке первого и второго конденсаторов, между общей точкой первого и второго конденсаторов и общей точкой второго и третьего транзисторных ключей включены последовательно соединенные первичные обмотки первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов, причем первичные обмотки первого и третьего трансформаторов включены встречно по отношению к первичным обмоткам второго и четвертого трансформаторов, концы вторичных обмоток первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов объединены, причем к общей точке их соединения подключен один вывод нагрузки и отрицательный зажим третьего конденсатора, а последовательно с каждым началом вторичных обмоток первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов соединены аноды третьего, четвертого, пятого и шестого диодов, катоды которых объединены и подключены к другому выводу нагрузки и положительному зажиму третьего конденсатора.

При повышении выходного напряжения указанные задачи решаются за счет того, что в преобразователь постоянного напряжения, включающий источник постоянного напряжения, первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно и включенные параллельно источнику постоянного напряжения, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый транзисторные ключи, соединенные последовательно, причем положительный электрод первого транзисторного ключа соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения, а отрицательный электрод четвертого транзисторного ключа соединен с отрицательной клеммой источника постоянного напряжения, к общей точке первого и второго транзисторных ключей подключен катод первого диода, а к общей точке третьего и четвертого транзисторных ключей подключен анод второго диода, анод первого и катод второго диодов подключены к общей точке первого и второго конденсаторов, между общей точкой первого и второго конденсаторов и общей точкой второго и третьего транзисторных ключей включены две параллельные ветви, содержащие по две последовательно включенные первичные обмотки первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов, причем первая ветвь содержит встречно включенные первичные обмотки первого и второго трансформаторов, а вторая ветвь содержит встречно включенные первичные обмотки третьего и четвертого трансформаторов, концы вторичных обмоток первого и второго трансформаторов объединены и подключены к общей точке третьего и четвертого последовательно включенных конденсаторов, начала вторичных обмоток первого и второго трансформаторов подключены к анодам третьего и четвертого диодов, катоды которых подключены к положительному зажиму третьего конденсатора и одному из зажимов нагрузки, концы вторичных обмоток третьего и четвертого трансформаторов объединены и подключены к отрицательному зажиму четвертого конденсатора и другому зажиму нагрузки, начала вторичных обмоток третьего и четвертого трансформаторов подключены к анодам пятого и шестого диодов, катоды которых подключены к общей точке третьего и четвертого конденсаторов.

Техническим результатом использования данного изобретения является возможность повышения КПД, снижения массы и габаритов, повышение уровня технологичности на этапе изготовления преобразователя, а также улучшение его эксплуатационных характеристик.

Технический результат обеспечивается тем, что в предлагаемой схеме вследствие использования нескольких трансформаторов коэффициенты трансформации каждого из них могут быть максимально приближены к единице. Как следствие этого, существенно снижаются индуктивности рассеяния трансформаторов и потери в них, что естественно повышает КПД. Применение нескольких трансформаторов вместо одного позволяет также значительно улучшить теплоотвод от них, а следовательно, облегчить систему охлаждения преобразователя, что позволяет улучшить массогабаритные показатели всего устройства. Использование нескольких идентичных трансформаторов повышает также не только технологичность их изготовления, но и улучшает возможность компоновки элементов с позиций равномерности распределения тепловых потоков в объеме конструкции устройства. Так же последовательное включение первичных обмоток трансформаторов обеспечивает равномерное распределение передаваемой мощности [2] за счет автоматического выравнивания и вторичных токов трансформаторов, а следовательно, и токов диодов выходного выпрямителя. Это исключает необходимость использования специальных мер для равномерного распределения мощности, что, в свою очередь, способствует снижению массы устройства. Улучшаются также эксплуатационные характеристики преобразователя. В предлагаемых схемах выпрямления обеспечивается меньший уровень пульсаций выходных токов и напряжений, что упрощает конструкцию сглаживающего фильтра при необходимости его установки и не требует наличия в нем дросселя. Надо также отметить, что на этапе паузы обеспечивается закорачивание первичных обмоток трансформаторов, что существенно снижает уровень помех, а следовательно, повышает уровень электромагнитной совместимости преобразователя. Также необходимо отметить тот факт, что выбор транзисторов инвертора лишь на половинную величину напряжения питания в определенной мере удешевляет стоимость преобразователя.

На Фиг. 1 представлена схема ППН с последовательным включением первичных и параллельным включением вторичных обмоток трансформаторов, которую целесообразно использовать при необходимости понижения выходного напряжения. Преобразователь постоянного напряжения включает источник питания постоянного напряжения 5, первый 6 и второй 7 конденсаторы, соединенные последовательно и включенные параллельно источнику постоянного напряжения 5, первый 8 и второй 9 диоды, первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 транзисторные ключи, соединенные последовательно, причем положительный электрод первого 1 транзисторного ключа соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения 5, а отрицательный электрод четвертого 4 транзисторного ключа соединен с отрицательной клеммой источника постоянного напряжения 5, к общей точке первого 1 и второго 2 транзисторных ключей подключен катод первого диода 8, а к общей точке третьего 3 и четвертого 4 транзисторных ключей подключен анод второго диода 9, анод первого 8 и катод второго 9 диодов подключены к общей точке первого 6 и второго 7 конденсаторов, между общей точкой первого 6 и второго 7 конденсаторов и общей точкой второго 2 и третьего 3 транзисторных ключей включены последовательно соединенные первичные обмотки 11, 13, 15 и 17 первого 10, второго 12, третьего 14 и четвертого 16 трансформаторов, причем первичные обмотки 11 и 15 первого 10 и третьего 14 трансформаторов включены встречно по отношению к первичным обмоткам 13 и 17 второго 12 и четвертого 16 трансформаторов, концы вторичных обмоток 18, 19, 20 и 21 первого 10, второго 12, третьего 14 и четвертого 16 трансформаторов объединены, причем к общей точке их соединения подключен один вывод нагрузки 27 и отрицательный зажим третьего конденсатора 26, а последовательно с каждым началом вторичных обмоток 18, 19, 20 и 21 первого 10, второго 12, третьего 14 и четвертого 16 трансформаторов соединены аноды третьего 22, четвертого 23, пятого 24 и шестого 25 диодов, катоды которых объединены и подключены к другому выводу нагрузки 27 и положительному зажиму третьего конденсатора 26

На Фиг. 2 представлена схема ППН с попарно параллельным включением первичных и попарно последовательным включением вторичных обмоток трансформаторов, которую целесообразно использовать при необходимости повышения выходного напряжения. Преобразователь постоянного напряжения включает источник питания постоянного напряжения 5, первый 6 и второй 7 конденсаторы, соединенные последовательно и включенные параллельно источнику постоянного напряжения 5, первый 8 и второй 9 диоды, первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 транзисторные ключи, соединенные последовательно, причем положительный электрод первого 1 транзисторного ключа соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения 5, а отрицательный электрод четвертого 4 транзисторного ключа соединен с отрицательной клеммой источника постоянного напряжения 5, к общей точке первого 1 и второго 2 транзисторных ключей подключен катод первого диода 8, а к общей точке третьего 3 и четвертого 4 транзисторных ключей подключен анод второго диода 9, анод первого 8 и катод второго 9 диодов подключены к общей точке первого 6 и второго 7 конденсаторов, между общей точкой первого 6 и второго 7 конденсаторов и общей точкой второго 2 и третьего 3 транзисторных ключей включены две параллельные ветви, содержащие по две последовательно включенные первичные обмотки 11, 13, 15 и 17 первого 10, второго 12, третьего 14 и четвертого 16 трансформаторов, причем первая ветвь содержит встречно включенные первичные обмотки 11 и 13 первого 10 и второго 12 трансформаторов, а вторая ветвь содержит встречно включенные первичные обмотки 15 и 17 третьего 14 и четвертого 16 трансформаторов, концы вторичных обмоток 18 и 19 первого 10 и второго 12 трансформаторов объединены и подключены к общей точке третьего 26 и четвертого 28 последовательно включенных конденсаторов, начала вторичных обмоток 18 и 19 первого 10 и второго 12 трансформаторов подключены к анодам третьего 22 и четвертого 23 диодов, катоды которых подключены к положительному зажиму третьего конденсатора 26 и одному из зажимов нагрузки 27, концы вторичных обмоток 20 и 21 третьего 14 и четвертого 16 трансформаторов объединены и подключены к отрицательному зажиму четвертого конденсатора 28 и другому зажиму нагрузки 27, начала вторичных обмоток 20 и 21 третьего 14 и четвертого 16 трансформаторов подключены к анодам пятого 24 и шестого 25 диодов, катоды которых подключены к общей точке третьего 26 и четвертого 28 конденсаторов.

На Фиг. 3 изображена диаграмма управления транзисторными ключами 1 (VT1), 2 (VT2), 3 (VT3) и 4 (VT4) предлагаемой схемы ППН.

Схема преобразователя постоянного напряжения (Фиг. 1) работает следующим образом. В качестве силовых транзисторных ключей (СТК) 1, 2, 3 и 4 установлены МДП транзисторы, каждый из которых открыт в течение половины периода выходного напряжения. Одним из наиболее целесообразных алгоритмов управления, обеспечивающих минимальные динамические потери, является фазовая ШИМ. Главной особенностью такого способа управления является то, что каждый силовой транзисторный ключ (СТК) работает с определенным фазовым сдвигом относительно других ключей, что определяет ширину импульса выходного напряжения при минимальных динамических потерях. На Фиг. 3 изображена диаграмма управления транзисторными ключами 1, 2, 3 и 4 предлагаемой схемы ППН.

На интервале t1 - t2: Открыты транзисторы 1 и 2. Ток течет по контуру: положительная пластина конденсатора 6, каналы МДП транзисторов 1 и 2, первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, отрицательная пластина конденсатора 6. При этом «плюс» будет на началах первичных обмоток 17 и 13 трансформаторов 16 и 12, а также на началах их вторичных обмоток 19 и 21. При этом диоды 23 и 25 открыты, энергия передается на вторичную сторону, и ток течет через нагрузку 27 и параллельно подключенный к ней конденсатор 26. Так как диоды 22 и 24 закрыты, трансформаторы 10 и 14 работают на холостом ходу и фактически выполняют функцию дросселей, накапливая энергию в индуктивностях намагничивающих контуров.

На интервале t2 - t3: Первый транзистор резко запирается, тем самым динамические потери на отключение сводятся к минимуму. На началах первичных обмоток 11 и 15 трансформаторов 10 и 14 появляется «плюс» ЭДС самоиндукции, и ток течет по контуру: первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, диод 8, канал транзистора 2. На вторичной стороне все диоды открыты, и энергия передается на вторичную сторону в нагрузку.

На интервале t3 - t4: Транзистор 4 отпирается при нулевом токе. Все первичные обмотки остаются замкнутыми через транзистор 2 и диод 8.

На интервале t4 - t5: Запирается транзистор 2, начинается процесс заряда паразитной емкости канала транзистора 2 и разряда паразитной емкости канала транзистора 3. При этом процесс заряда паразитной емкости канала транзистора 2 идет по контуру: первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, диод 8, паразитная емкость канала транзистора 2. Разряд паразитной емкости канала транзистора 3, заряженной на предыдущих этапах работы, идет по контуру: паразитная емкость канала транзистора 3, первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, конденсатор 7, встроенный обратный диод транзистора 4.

На интервале t5 - t6: Отпирается транзистор 3 при нулевом напряжения, т.к. его паразитная емкость разрядилась на предыдущем временном интервале. Таким образом, открыты транзисторы 3 и 4. Ток течет по контуру: положительная пластина конденсатора 7, каналы МДП транзисторов 3 и 4, первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, отрицательная пластина конденсатора 7. При этом «плюс» будет на началах первичных обмоток 11 и 15 трансформаторов 10 и 14, а также на началах их вторичных обмоток 18 и 20. При этом диоды 22 и 24 открыты, энергия передается на вторичную сторону, и ток течет через нагрузку 27 и параллельно подключенный к ней конденсатор 26. Так как диоды 23 и 25 закрыты, трансформаторы 12 и 16 работают на холостом ходу и фактически выполняют функцию дросселей, накапливая энергию в индуктивностях намагничивающих контуров.

На интервале t6 - t7: Транзистор 4 резко запирается, тем самым динамические потери на отключение сводятся к минимуму. На началах первичных обмоток 13 и 17 трансформаторов 12 и 16 появляется «плюс» ЭДС самоиндукции, и ток течет по контуру: первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, диод 9, канал транзистора 3. На вторичной стороне все диоды открыты, и энергия передается на вторичную сторону в нагрузку.

На интервале t7 - t8: Транзистор 1 отпирается при нулевом токе. Все первичные обмотки остаются замкнутыми через транзистор 3 и диод 9.

На интервале t8 - t9: Запирается транзистор 3, начинается процесс заряда паразитной емкости канала транзистора 3 и разряда паразитной емкости канала транзистора 2. При этом процесс заряда паразитной емкости канала транзистора 3 идет по контуру: первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, диод 9, паразитная емкость канала транзистора 3. Разряд паразитной емкости канала транзистора 2, заряженной на предыдущих этапах работы, идет по контуру: паразитная емкость канала транзистора 2, первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, конденсатор 6, встроенный обратный диод транзистора 1.

Работа схемы на Фиг. 2 проходит следующим образом.

На интервале t1 - t2: Открыты транзисторы 1 и 2. Ток течет по контуру: положительная пластина конденсатора 6, каналы МДП транзисторов 1 и 2, первичные обмотки 17, 15 и параллельно подключенные к ним 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, отрицательная пластина конденсатора 6. При этом «плюс» будет на началах первичных обмоток 17 и 13 трансформаторов 16 и 12, а также на началах их вторичных обмоток 19 и 21. При этом диоды 23 и 25 открыты, энергия передается на вторичную сторону, и ток течет через нагрузку 27 и параллельно подключенные к ней последовательно соединенные конденсаторы 26 и 28. Так как диоды 22 и 24 закрыты, трансформаторы 10 и 14 работают на холостом ходу и фактически выполняют функцию дросселей, накапливая энергию в индуктивностях намагничивающих контуров.

На интервале t2 - t3: Первый транзистор резко запирается, тем самым динамические потери на отключение сводятся к минимуму. На началах первичных обмоток 11 и 15 трансформаторов 10 и 14 появляется «плюс» ЭДС самоиндукции, и ток течет по контуру: первичные обмотки 17, 15 и параллельно подключенные к ним 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, диод 8, канал транзистора 2. На вторичной стороне все диоды открыты, и энергия передается на вторичную сторону в нагрузку.

На интервале t3 - t4: Транзистор 4 отпирается при нулевом токе, что обеспечивает режим ZCS (Zero Current Switch) для транзисторов 1 и 4, что существенно снижает динамические потери. Все первичные обмотки остаются замкнутыми через транзистор 2 и диод 8.

На интервале t4 - t5: Запирается транзистор 2, начинается процесс заряда паразитной емкости канала транзистора 2 и разряда паразитной емкости канала транзистора 3. При этом процесс заряда паразитной емкости канала транзистора 2 идет по контуру: первичные обмотки 17, 15 и параллельно подключенные к ним 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, диод 8, паразитная емкость канала транзистора 2. Разряд паразитной емкости канала транзистора 3, заряженной на предыдущих этапах работы, идет по контуру: паразитная емкость канала транзистора 3, первичные обмотки 17, 15, 13 и 11 трансформаторов 16, 14, 12 и 10, конденсатор 7, встроенный обратный диод транзистора 4.

На второй половине периода работа схемы на Фиг. 2 также аналогична работе схемы на Фиг. 1. Различие схем заключается в способе соединения первичных и вторичных обмоток трансформаторов, вследствие чего схему на Фиг. 1 с параллельным соединением вторичных обмоток (и последовательным первичных) целесообразно использовать при необходимости понижения выходного напряжения, а схему на Фиг. 2 с последовательным соединением вторичных обмоток (и параллельным первичных) целесообразно использовать при необходимости повышения выходного напряжения.

При этом необходимо отметить, что времена паузы между открытиями транзисторов должны быть подобраны исходя из индуктивности рассеяния трансформаторов и выходной емкости транзисторов. Благодаря этому емкость канала МДП транзистора будет успевать разрядиться в момент времени t4 - t5 или

t8 - t9, тем самым обеспечивая режим ZVS (Zero Voltage Switch) для транзисторов 2 и 3, что существенно снижает динамические потери.

Немаловажной особенностью управления транзисторными ключами с помощью фазовой ШИМ является постоянство скважности работы ключей (отношение времени открытого состояния транзистора к периоду всегда равно 0,5), а регулирование производится с помощью фазового сдвига. Это дает возможность использовать более простые трансформаторные драйверы, что, в свою очередь, повышает технологичность схемы. Упрощенные трансформаторные драйверы также существенно снижают стоимость готового изделия, а за счет расположения ШИМ контроллера на вторичной стороне преобразователя упрощается схемотехника устройства, поскольку исключается применение оптопары в цепи обратной связи по выходному напряжению.

По мнению авторов, предлагаемый преобразователь постоянного напряжения может быть использован в качестве вторичного источника для питания потребителей постоянного тока как на стационарных наземных объектах, так и на подвижных средствах, а совокупность его существенных признаков необходима и достаточна для достижения заявляемого технического результата.

Источники информации

1. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 376 с.

2. Р. Севернс, Г. Блум. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания: Перевод с англ. под ред. Л.Е. Смольникова. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 294 с.

3. Патент ЕР №3301804 В1 от 07.08.2017 г.

4. Патент RU 2723565 от 16.06.2020 г.

5. Патент RU 2539560 от 20.01.2015 г

6. Патент RU 91915 от 10.03.2010 г.

7. А.С. SU 1541726 от 07.02.1990 г.

Похожие патенты RU2841527C1

название год авторы номер документа
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ 1995
  • Филимонов Юрий Александрович
  • Нечаев Евгений Михайлович
RU2094936C1
ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 2016
  • Земан Святослав Константинович
  • Петрович Виталий Петрович
  • Чернышев Александр Юрьевич
  • Чернышев Игорь Александр
RU2614045C1
ПОЛУМОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 2000
  • Гумановский Б.Я.
  • Стрелков В.Ф.
RU2186452C2
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ 2003
  • Кастров М.Ю.
  • Лукин А.В.
  • Герасимов А.А.
  • Малышков Г.М.
RU2234791C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 2007
  • Синявский Игорь Владимирович
RU2345473C1
ПОВЫШАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ 2001
  • Кастров М.Ю.
  • Лукин А.В.
  • Малышков Г.М.
  • Герасимов А.А.
RU2214671C2
МАГНИТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ 1991
  • Сергеев Б.С.
RU2013860C1
УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ МАГНЕТРОНА СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЕЧИ 1991
  • Стуковнин Н.И.
  • Хандогин В.И.
  • Якушкин А.Н.
RU2030848C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ 2001
  • Герасимов А.А.
  • Кастров М.Ю.
  • Лукин А.В.
RU2215362C2
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 2006
  • Гутников Анатолий Иванович
  • Можайченко Владимир Георгиевич
RU2314626C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 841 527 C1

Реферат патента 2025 года Преобразователь постоянного напряжения (варианты)

Изобретение относится к области электротехники, включая импульсную силовую преобразовательную технику, и предназначено для использования в качестве вторичного источника электропитания как высокотехнологичного с улучшенными массоэнергетическими показателями преобразователя постоянного напряжения в постоянное. Техническим результатом использования данного изобретения является возможность повышения КПД, снижения массы и габаритов, повышение уровня технологичности на этапе изготовления преобразователя, а также улучшение его эксплуатационных характеристик. При необходимости понизить выходное напряжение технический результат достигается за счет того, что в преобразователь постоянного напряжения включают источник постоянного напряжения, первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно и включенные параллельно источнику постоянного напряжения, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый транзисторные ключи, соединенные последовательно, а также четыре трансформатора, третий конденсатор, третий, четвертый, пятый и шестой диоды. Положительный электрод первого транзисторного ключа соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения, а отрицательный электрод четвертого транзисторного ключа соединен с отрицательной клеммой источника постоянного напряжения. К общей точке первого и второго транзисторных ключей подключен катод первого диода, а к общей точке третьего и четвертого транзисторных ключей подключен анод второго диода. Анод первого и катод второго диодов подключены к общей точке первого и второго конденсаторов. Между общей точкой первого и второго конденсаторов и общей точкой второго и третьего транзисторных ключей включены последовательно соединенные первичные обмотки первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов. Первичные обмотки первого и третьего трансформаторов включены встречно по отношению к первичным обмоткам второго и четвертого трансформаторов. Концы вторичных обмоток первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов объединены, причем к общей точке их соединения подключен один вывод нагрузки и отрицательный зажим третьего конденсатора. Последовательно с каждым началом вторичных обмоток первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов соединены аноды третьего, четвертого, пятого и шестого диодов, катоды которых объединены и подключены к другому выводу нагрузки и положительному зажиму третьего конденсатора. При необходимости повысить выходное напряжение в качестве другого варианта технический результат достигается за счет того, что первичные обмотки трансформатора могут быть соединены попарно параллельно, а вторичные попарно последовательно. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 841 527 C1

1. Преобразователь постоянного напряжения, включающий источник постоянного напряжения, первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно и включенные параллельно источнику постоянного напряжения, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый транзисторные ключи, соединенные последовательно, причем положительный электрод первого транзисторного ключа соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения, а отрицательный электрод четвертого транзисторного ключа соединен с отрицательной клеммой источника постоянного напряжения, к общей точке первого и второго транзисторных ключей подключен катод первого диода, а к общей точке третьего и четвертого транзисторных ключей подключен анод второго диода, анод первого и катод второго диодов подключены к общей точке первого и второго конденсаторов, отличающийся тем, что между общей точкой первого и второго конденсаторов и общей точкой второго и третьего транзисторных ключей включены последовательно соединенные первичные обмотки первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов, причем первичные обмотки первого и третьего трансформаторов включены встречно по отношению к первичным обмоткам второго и четвертого трансформаторов, концы вторичных обмоток первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов объединены, причем к общей точке их соединения подключен один вывод нагрузки и отрицательный зажим третьего конденсатора, а последовательно с каждым началом вторичных обмоток первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов соединены аноды третьего, четвертого, пятого и шестого диодов, катоды которых объединены и подключены к другому выводу нагрузки и положительному зажиму третьего конденсатора.

2. Преобразователь постоянного напряжения, включающий источник постоянного напряжения, первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно и включенные параллельно источнику постоянного напряжения, первый и второй диоды, первый, второй, третий и четвертый транзисторные ключи, соединенные последовательно, причем положительный электрод первого транзисторного ключа соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения, а отрицательный электрод четвертого транзисторного ключа соединен с отрицательной клеммой источника постоянного напряжения, к общей точке первого и второго транзисторных ключей подключен катод первого диода, а к общей точке третьего и четвертого транзисторных ключей подключен анод второго диода, анод первого и катод второго диодов подключены к общей точке первого и второго конденсаторов, отличающийся тем, что между общей точкой первого и второго конденсаторов и общей точкой второго и третьего транзисторных ключей включены две параллельные ветви, содержащие по две последовательно включенные первичные обмотки первого, второго, третьего и четвертого трансформаторов, причем первая ветвь содержит встречно включенные первичные обмотки первого и второго трансформаторов, а вторая ветвь содержит встречно включенные первичные обмотки третьего и четвертого трансформаторов, концы вторичных обмоток первого и второго трансформаторов объединены и подключены к общей точке третьего и четвертого последовательно включенных конденсаторов, начала вторичных обмоток первого и второго трансформаторов подключены к анодам третьего и четвертого диодов, катоды которых подключены к положительному зажиму третьего конденсатора и одному из зажимов нагрузки, концы вторичных обмоток третьего и четвертого трансформаторов объединены и подключены к отрицательному зажиму четвертого конденсатора и другому зажиму нагрузки, начала вторичных обмоток третьего и четвертого трансформаторов подключены к анодам пятого и шестого диодов, катоды которых подключены к общей точке третьего и четвертого конденсаторов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2025 года RU2841527C1

US 2024372478 A1, 07.11.2024
EP 3301804 B1, 27.10.2021
Преобразователь постоянного тока в постоянный ток 2019
  • Кабиров Вагиз Александрович
  • Винтоняк Никита Павлович
  • Семенов Валерий Дмитриевич
  • Калинин Роман Геннадьевич
  • Сулайманов Алмаз Омурзакович
  • Семенова Галина Дмитриевна
RU2723565C1
CN 108631604 A, 09.10.2018
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА 2008
  • Скрицкий Владимир Аркадьевич
  • Кулаков Геннадий Иванович
RU2360128C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ 1992
  • Кереселидзе Акакий Ермолаевич
  • Какалашвили Нана Михайловна
RU2030086C1
Рама для растяжки кож и устройство для раздвигания ее секторов 1958
  • Кержнер Г.И.
  • Новиченок А.Л.
SU119959A1

RU 2 841 527 C1

Авторы

Шевцов Даниил Андреевич

Лукошин Илья Владимирович

Кован Юрий Игоревич

Даты

2025-06-09Публикация

2024-11-27Подача