Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1987 года по МПК H02M3/337 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем уменьшения напряжения на транзисторах.

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь содержит две па- раллельно присоединенные к входным выводам однотактные инверторные ячейки, объединенные по выходу на вход диодно-индуктивно-емкостного (DLC) фильтра 1-3. Выход DLC-фильтра подключен к выходным выводам преобразователя.

Каждая ячейка содержит трансформатор 4(5), вторичная обмотка которого через вьшрямительный диод 6(7) соединена с входом DLC-фильтра -3. Первичная обмотка трансформатора 4(5) через коллектор-эмиттер регулирующего транзистора 8(9) подключена к второму входному выводу преобразователя и через катод-анод дополнительного диода 10(11) - к первому входному выводу. Дополнительный диод 10(11) зашунтирован дополнительным конденсатором 12(13). Катод дополнительного диода 10(11) через катод- анод рекуперационного диода 14(15) подсоединен к коллектору регулирующего транзистора 9(8) противоположной ячейки.

На временных диаграммах обозначены ток I через дроссель 2 (1 - ток нагрузки преобразователя); напряжения и„ и и коллектор-эмиттер соото 3

ветственно регулирующих транзисторов 8 и 9 относительно минусового вывода преобразователя; напряжения U и U соответственно на дополнительных конденсаторах 12 и 13 относительно положительного вывода преобразователя; напряжения U и U соответственно на рекуперационных диодах 14 и 15 относительно их катодов.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное работает следующим образом.

Регулирующие транзисторы 8 и 9 работают поочередно и управляются импульсами напряжения, сдвинутыми на половину периода коммутации устройства и длительностью не более 0,5 Т, где Т - период коммутации.

В моменты времени регулирующий транзистор 8 открыт и напряжение питания через дополнительный диод 10 поступает на первичную обмотку трансформатора 4. Во вторичной обмотке трансформатора 4 наводится ЭДС, под действием которой по цепи:

6 - 2 - 3 и нагрузка, протекает ток. В этот же промежуток времени () в сердечнике трансформатора 4 накапливается реактивная энергия. В момент времени t регулирующий транзистор

8 выключается и на первичной обмотке трансформатора 4 возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой открывается рекуперативный диод 15 и по цепи: первичная обмотка трансформатора 4-15-13-10, запасенная в сердечнике трансформатора 4 энергия рекуперируется на дополнительный конденсатор 13 . Конденсатор заряжается до момента времени 0,5 Т до величины

&Е. В момент времени 0,5 Т включается регулирующий транзистор 9 и напряжение Е+&Е через дополнительный конденсатор 13 прикладывается к первичной обмотке трансформатора 5. Под действием этого напряжения во вторичной обмотке трансформатора в промежуток времени 0,5 T-t наводится ЭДС и по цепи: вторичная обмотка трансформатора 5-7-2-Зи нагрузка, протекает ток.

После окончания разряда дополнительного конденсатора 13 на первичную обмотку трансформатора 5 поступает напряжение Е через дополнительный диод 11. Рекуперация энергии, накопленной в трансформаторе 4 через рекуперационньй диод 15, продолжается до момента времени t и

после разряда конденсатора 13 осуществляется по цепи: 12 - первичная обмотка трансформатора 4 - 15 - первичная обмотка трансформатора 5-9. В момент времени t регулирующий

транзистор 9 выключается и на первичной обмотке трансформатора 5 возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой открывается рекупераци- онный диод 14 и по цепи: первичная

обмотка трансформатора 5-14-12- 11, в промежуток времени 0,5 T-t запасенная энергия в сердечнике трансформатора 5 рекуперируется на дополнительный конденсатор 2. Пос31

ледний заряжается до напряжения ЛЕ за промежуток времени . В момент времени Т регулирующий транзистор 8 включается и на первичную обмотку трансформатора 4 подается напряже- ние Е+лЕ через дополнительный конденсатор 12. Под действием ЭДС, наводимой при этом во вторичной обмотке трансформатора по цепи: 6 - 2 - 3 - нагрузка - вторичная обмотка транс- форматора 4, протекает ток.

Дополнительный конденсатор 12 начинает разряжаться. После его разряда на первичную обмотку трансформатора 4 поступает напряжение Е че- рез дополнительный диод 12. Процесс рекуперации энергии, накопленной в трансформаторе 5 в промежуток времени 0,5 продолжается до моменПосле разряда допол-

та времени 1 нительного конденсатора 12 этот процесс осуществляется по цепи: 14 - первичная обмотка трансформатора 4 - 8 - 11 - первичная обмотка трансформатора 5. Далее процессы повторяются аналогично описанным. В моменты времени выключенных регулирующих тран

зисторов 8и9t -0,5Т,

t,-T

т.д. постоянство тока на выходе преобразователя обеспечивается за счет энергии, накопленной в дросселе 2 и конденсаторе 3. Эта энергия передается в нагрузку по цепи: 1-2-3 и нагрузка.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе коммутация регулирующих транзисторов и рекуперацион- ных диодов происходит при напряжениях несколько больших Е, но значительно меньших 2Е, при которых осуществляется коммутация регулирующих транзисторов в известном преобразователе. Причем включение регулирующих транзисторов происходит при напряжении Е+лЕ (дЕ определяется емкостью дополнительных конденсаторов), а выключение - при Е.

При этом сердечники трансформаторов успевают размагничиваться до остаточной индукции и гарантируется их работа без насыщения.

Формула изобретения

1520

25

30

35

40

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий две однотактные инверторные .ячейки, подключенные к входным выводам, каждая из которых содержит регулирующий транзистор, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, рекупера- ционный и выпрямительный диоды, общий для обеих ячеек ВЬС-фильтр, вход которого через выпрямительные диоды подключен к выводам вторичной обмотки трансформатора каждой ячейки, один из выводов первичной обмотки которого соединен с катодом рекупе- рационного диода, а другой вывод - е коллектором транзистора, отличающийся тем, что, с целью повьпаения надежности путем уменьшения напряжения на транзисторах, в каждую ячейку введен диод, подключенный анодом к первому входному выводу, а катодом - к катоду рекупе- рационного диода, и шунтирующий его конденсатор, при этом аноды рекупе- рационных диодов подключены к коллекторам транзисторов противоположных ячеек.

в

л

АЕ

Г

%

УЧ

М

%k

г/,

75

%

идн

УЧ.

Mf

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение надежности путем уменьшения напряжения на транзисторах. Преобразователь содержит две однотактные ячейки на регулирующих транзисторах 8, 9 с выходными трансформаторами 4, 5, вторичные обмотки которых подсоединены через вьшрями- тельные диоды 6, 7 к общему фильтру. Введение в каждую из ячеек диода 10, 11, зашунтированного конденсатором 13, 14, позволяет уменьшить перенапряжения на транзисторах при коммутации до напряжения, меньшего 2Е. 2 ил. с $б фигЛ

«7

//

tz t.

0,5Т

.

3

и is

tetj

Т/,5Г2Т

фиг. г