Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1986 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использован во вторичных источниках постоянного напряжения с бестрансформаторным входом Целью изобретения является повьше- ние КПД и снижение уровня высокочастотных помех путем исключения скачков напряжения на коллекторе регулирующего транзистора при его коммутации .

На фиг,1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие ее работу. Устройство содержит регулирующий транзистор 1, соединенный с отрицательным, входным выводом источника питания и включенный последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора 2, началом присойди- ненной к положительному входному выводу. При этом начало вторичной обмотки силового трансформатора 2 подключено к аноду выпрямительного диода 3, а конец - к аноду замыкающего диода 4, подключенного к входу сглаживающего LC-фильтра, содержащего накопительный дроссель 5 и конденсатор 6, Между катодами выпрямительного и замыкающего диодов включен дроссель насьщения 7, а параллельно регулирующему транзистору 1 включен шунтирующий конденсатор 8, обратный диод 9, анодом соединенньй с отрицательным входным выводом. Начало размагничивающей обмотки силового трансформатора 2 соединено с отрицательной обкладкой конденсатора .6, а конец - с анодом ограничит У1ьного диода 10, катодом подключенного к положительной обкладке конденсатора 6,

Устройство работает следующим образом.

При включении регулирующего транзистора (интервал времени t, на периоде фиг.25) напряжение на его коллекторе близко к нулю ( фиг.2а). Первичная обмотка трансформатора 2 под1слючена к источнику питания, а на вторичной обмотке формируется напряжение, отпирающее выпрямительный диод 3. Индуктивность дросселя насыщения 7 в указанном интервале времени уже близка к нулю. Замыкающий диод 4 закрыт, ток накопительного дросселя 5 и ток коллектор (фиг.25) возрастает, энергия источника питания передается в нагрузку преобразователя.

5

0

5

В момент времени t t на базу транзистора подается выключающий сигнал, и ток через него скачкообразно уменьшается до нуля (фиг,2Я), Конденсатор, шунтирующий транзистор, начинает заряжаться током, накопленным трансформатором на этапе передачи энергии в нагрузку. Диод 4 открывается под действием ЭДС самоиндукции дросселя 5 и згмыкает ток дросселя 5 через нагрузку. Выпрямительный диод 3 закрывается, В момент времени t t, соответствующий равенству напряжения на размагничивающей обмотке напряжению на выходе, включается ограничительный диод 10, В интервале времени t t t при открытом диоде 10 часть энергии, накопленной трансформатором, передается в нагрузку. Поскольку число витков размагничивающей обмотки выбрано меньшим или равным удвоенному числу витков вторичной обмотки, напряжение на коллекторе регулирующего транзистора ограничивается на уровне, большем или равном удвоенному напряжению источника питания E(U|

0

5

0

5

0

5

.и

Mate

2Е) на фиг,2а, В случае

большего числа витков размагничивающей обмотки ограничение коллекторного напряжения происходит на уровне макс 2Е, При скз;1жности импульсов коллекторного напряжения, равной двум, это приводит к появлению постоянной составляющей напряжения на первичной обмотке трансформатора, т.е. - к неограниченному накоплению энергии, вследствии чего устройство теряет работоспособность.

В момент времени t t диод 10 закрывается и начинается колебатель ный перезаряд конденсатора 8 через 1 ндуктивность намагничивания трансформатора 2, Вследствие этого напряжение на коллекторе транзистора I понижается. В момент времени , когда это напряжешле достигает величины напрюкения источника питания, напряжение на первичной и, следовательно, на вторичной обмотке трансформатора 2 становится равным нулю, выпрямительный диод 3 открывается, и, поскольку замыкающий диод 4 также остается открытым, дроссель насьпце- ния подключается параллельно вторичной обмотке трансформатора. При этом напряжение на коллекторе продолжает уменьшаться с повышенной

скоростью, поскольку частота колебательного разряда конденсатора 8 увеличивается. Если индуктивность дросселя насыщения достаточно велика по. сравнению с индуктивностью намагничивания трансформатора, то в определенный момент времени (фиг.2а) напряжение на коллекторе достигает нулевого уровня. При этом включающий обратный диод 9 замыкает ток индуктивности .намагничивания трансформатора, а напряжение на коллекторе остается равным нулю. В момент времени t t ток диода 9 достигает нулево

го уровня, а танзистор открывается входным сигналом и остается открытым до момента времени t tg (фиг.2а,5) когда на его базу поступает запирающий сигнал. Далее все описанные процессы повторяются.

Включение дросселя насьпцения 7 в цепь выпрямительного диода 3, а также обратного диода 9 и шунтирующего конденсатора 8 позволяет полностью исключить скачки коллекторного напряжения и связанные с ними потери мощности.

Подключение размыкающей обмотки, соединенной с ограничительньм диодом к выходу преобразователя, позволяет дополнительно повысить КПД устройства за счет рекуперации части избыточной энергии, накопленной трансформатором, в нагрузку (а не в источник, так в известном устройстве) и повысить надежность путем ограничения уровня напряжения на коллекторе транзистора. За счет исключения скачков напряжения на коллекторе регулирующего транзистора и, следовательно, на входе сглаживающего фильтра, предложенный преобразователь обеспечивает пониженный уровень помех на выходе.

0

5

0

5

0

0

5

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащ -1Й силовой трансформатор с первичной и вторичной обмотками, регулирующий транзистор, включенный последовательно с первичной обмоткой и входными выводами, а вторичная обмотка с выпрямительным диодом, подключена параллельно замыкшощему диоду и входу LC- фильтра, вьтолненного на накопительных дросселе и конденсаторе, отличающийся тем, что, с целью-повышения КПД и снижения уровня высокочастотных помех путем исключения скачков напряжения на коллекторе регулирующего транзистора при его коммутаций, введены .шунтирующий конденсатор, обратный диод и дроссель насыщения, причем дроссель насыщения включен между одноименными выводами вьтрямительного и замыкающего диодов, а параллельно соединенные шунтируюш 1й конденсатор и обратный диод подключен встречно-параллельно силовому переходу регулирующего транзистора. I

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и ограничения уровня напряжения на коллекторе регулирующего транзистора путем рекуперации энергии трансформатора, введенная размагничивающая обмотка началом подключена к отрицательному выходному вьшоду, а другим концом - к аноду ограничительного диода, катод которого подключен к положительному вход- I

ному выводу, причем число витков размагничивающей обмотки выбрано меньшим или равным удвоенному числу витков вторичной обмотки.

о t

Изобретение относится к электротехнике и може-т быть использовано в системах вторичных источников питания. Цель изобретения - повьшение КПД и снижение уровня высокочастот- 1ЫХ помех путем исключения скачков напряжения на коллекторе регулирующего транзистора при его коммутации. При вютюченном регулирующем транзисторе (РТ) I напряжение на коллекторе близко к нулю, а на вторичной обмот- .ке силового трансформатора формируется напряжение, отпирающее, вьшрями- тельный диод 3. Индуктивность дросселя насыщения 7 при этом близка к нулю. Замыкающий диод 4 закрыт, ток дросселя 5 возрастает и энергия передается в нагрузку. При выключении РТ 1 ток коллектора уменьшается до нуля. Шунтирующий конденсатор (К) 8 заряжается током, накопленным трансформатором на этапе передачи энергии в нагрузку. Диод 4 открывается под действием ЭДС самоиндукции дросселя 5, диод 3 закрывается. Введенный дроссель насыщения 7 и К 8 с обратным диодом 9, включенные параллельно РТ 1, обеспечивают увеличение частоты колебательного разряда К 8 и уменьшение коллекторного тока до нуля. Под1сг ючение размагничивающей об- мотки, соединенной с диодом 10, повышает надежность путем рекуперации части энергии в нагрузку. 1 з. п.ф-лы,2ш1. с iQ (Л к ч со о to СХ)

Редактор Г.Гербер

Составитель Н.Цишевская

Техред В.КадарКорректор В.Вутяга

Подписное

Заказ 6851/56 Тираж 631

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делай изобретений и открытий 113035, 1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произ водств енно

-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,