Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротех нике, в. частности к преобразовательной технике, и может найти применение в ключевых преобразователях постоянного тока с гальванической развязкой входной .и выходной цепей. Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор, вторичные обмотки которого через выпрямитель и LС-фильтр соеди нены с нагрузкой, цепочку из последо вательно соединенных конденсатора и блокирующего диода, подключенную параллельно одной из обмоток трансформатора, и регулирующий ключ 1. Недостатком этого устройства является значительное искажение формы кривой потребляемоготока. Наиболее близким к изобретению является преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор первичная обмотка которого и разделительный конденсатор образуют после довательную цепь, шунтированную регу лирчтощим ключом,- а вторичные обмотки через выпрямитель и LC-фильтр соедин ны с выходными выводами для подкл19{чения нагрузки, а параллельно одной из обмоток трансформатора включены последовательно соединенные конденсатор и блокирующий диод, шунтированный вспомогательным ключом 2. Недостаток известного преобразователя состоит в сложности из-за необходимости включения дросселя на входе для сглаживания потребляемого тока. Цель изобретения - упрощение прео разователя. Поставленная, цель достигается тем что в преобразователе Постоянного напряжения, содержащем трансформатор первичная обмотка которого и раздели тельньй конденсатор образуют последо вательнуго цепь, шунтированную регулирующим ключом, а вторичные обмотки через выпрямитель и LC-фильтр соединены выходными выводами для подключения нагрузки, а параллельно одной из обмоток трансформатора включены последовательно соединенные конденсатор и блокирующий диод, шунтированный вспомогательным ключом, транс форматор снабжен дополнительной обмоткой, через которую упомянутая последовательная цепь подключена к входным выводам. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит последовательную цепь, состоящую из первичной обмотки 1 трансформатора 2 и разделительного конденсатора 3, и дополнительную обмотку 4 трансформатора 2, причем начала обмоток 1 и 4 соединены соответственно с отрицательной и положительной шинами. Между общей точкой соединения конденсатора 3 и обмотки 4 включен регулирующий ключ 5. Обмотка 1 шунтирована конденсатором 6 и диодом 7, причем катод диода соединен с отрицательной шиной источника питания. Параллельно с диодом 7 включен вспомогательный ключ 8. Вторичные обмотки 9 и 10 трансформатора 2 через выпрямитель на диодах 11 и 12 и LC -фильтр на дросселе 13 и конденсаторе 14 соединены с нагрузкой 15. Преобразователь работает след тощим образом. Регулирующий 5 и вспомогательный 8 ключи работают синхронно и противофазно, так что во включенном состоянии регулирующего ключа 5 вспомогательный ключ 8 находится в разомкнутом сотоянии. Конденсаторы 3 и 6 зазаряжены в установившемся режиме так, что положительные заряды на обкладке конденсатора 3,соединенной с регулирующим ключом 5, и на обкладке конденсатора 6, связанной с обкладкой конденсатора 3. Поэтому во включенном состоянии регулирующего ключа 5 диод 7 находится под обратным смещением. На этом этапе yвeJJ,ичивaeтcя электромагнитная энергия, накопленная в сердечнике трансформатора 2, и осуществляется передача энергии, запа- сенной в конденсаторе 3, через открытый диод 11 в фильтр с нагрузкой. После выключения регулирующего ключа 5 полярность напряжений -на обмотках трансформатора меняется на противоположную, что приводит к отпиранию диодов 7 и 12. При этом через диод 12 энергия, накопленная в магнитном поле сердечника трансформатора 2, передается в фильтр с нагрузкой, а через конденсатор 6 на этом этапе работы протекает ток, представляющий собой разность пульсаций тока намагничивания трансформатора 2 и пульсаций тока дросселя 13 фильтра, приведенных к обмотке 1. Этот ток в пер- . ую половину рассматриваемого проме-

жутка времени имеет одно направление во вторую - противоположное. Именно поэтому необходимо наличие вспомогательного ключа 8.

Для определения регулировочной характеристики предполагаем одинаковость чисел витков обмоток 1 и 4 и коэффициентов трансформации t к вторичным обмоткам 9 и 10. При этом на этапе включенного состояния регулирующего ключа 5 на обмотках 1 и 4 действуют напряжения, равные .величине входного напряжения Е, а на вторичных обмотках 9 и 10 -п Е. На втором этапе на обмотках 1 и 4 напряжение равно среднему напряжению на конденсаторе 6(. Если обозначить через J относительную (к периоду Т) длительность проводящего состояния ключа 5, то напряжение U может быть найдено исходя из равенства нулю вольтсекундного интеграла за период на любой из обмоток трансформатора 2. При этом получаем (U(, Е-у/(1-у), и, следовательно, напряжение, действующее на входе ЬС-фильтра, на этапе () равно nEy/(1-J) Интегрирование указанного напряжения за период позволяет получить регулировочную характеристику в виде

ивь,.

Таким образом, преобразователь, напряжения имеет линейную регулиро-вочную характеристику, обеспечивает

непрерьшность потребления энергии от источника входного напряжения. Использование дополнительной обмотки трансформатора позволяет исключить входной дроссель как отдельный магнитньш элемент и, следовательно, упростить устройство в целом.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий трансформатор первичная обмотка которого и разделительный конденсатор образуют последовательную цепь.шунтированную регулирующим ключом, а вторичные обмотки через выпрямитель и LC-фильтр соединены с выходными выводами для подключения нагрузки, а параллельно одной из обмоток трансформатора включены последовательно соединенные конденсатор и блокирующий диод, шунтированньш вспомогательным ключом, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой , через которую упомянутая последовательная цепь подключена к входным выводам.5 f О