Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников вторичного электропитания.

Цель изобретения - повьшшние КПД устройства.

На фиг.1 изображена приндипиаль- лая схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит регулирующий транзистор I, соединенный с первым входным выводом и включенньш последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора 2, началом йрисоединенной к второму входному выводу. При этом начало вторичной обмотки силового трансформатора 2 подключено к аноду выпрямительного

обмотке формируется напряжение, от- пиpaюu ee выпрямительный диод 3. Непосредственно с момента коммутации это напряжение приложено к первичной

5 обмотке токоот ра ничительного дросселя 4, в котором происходит нарастание тока. Соответствующее нарастание тока имеет место в первичной цепи (i, фиг.2б ). При достижении током

0 дросселя 4 значения тока нагрузки (момент t , фиг.2в) замыкающий диод 5 запирается, и напряжение, формируемое на вторичной обмотке силового трансформатора 2, поступает на вход

5 LCD-фильтра. При выключении регулирующего транзистора 1 напряжение на его коллекторе возрастает (момент ty, фиг.2) в результате прерьгоания тока, протекающего через первичную

25

30

диода 3 и началу дополнительной обмоТ О обмотку трансформатора 2. Амплитуда ки токоограничительного дросселя 4, конец которой присоединен к катодам вьшрямительного диода 3 и диода 5 LCD-фильтра через выключаюш ий диод 6. Конец вторичной обмотки силового трансформатора соединен с концом первичной обмотки токоограничительного дросселя 4 и анодом рекуперацион- ного диода 7, катодом присоединенного к положительной обкладке выходного конденсатора 8 и к первому выводу обмотки накопительного дросселя 9, входящий в состав LCD-фильтра, второй вьшод которой подключен к точке соединения катодов диодов 3,5 и 6, прич ем отрицательная обкладка выходного конденсатора 8 соединена с анодом диода 5 и началом первичной обмотки токоограничительного дроссе- ля 4. Размагничивающая обмотка силового трансформатора 2 началом подключена к отрицательной шине источника питания, а концом - к аноду диода 10, катодом соединенного с вторым входным выводом, и первой обкладкой блокировочного конденсатора 11, вторая обкладка которого подключена к концу первичной обмотки и коллектору регулирующего транзистора I.

Устройство работает следующим образом.

При включенном регулирующем транзисторе 1 (момент t О на фиг.2) напряжение на его коллекторе становится близким к нулю (5а Фиг.2а), первичная обмотка силового трансформатора 2 оказывается подключенной к источнику питания, а на вторичной

этого напряжения, определяемая током нагрузки и индуктивностью рассеяния между первичной и вто ичной обмотками силового трансформатора 2, жестко ограничивается на уровне удвоенного значения напряжения питания при помощи диода IО и конденсатора 11. На этапе восстановления обратного сопро тивления выпрямительного диода 3 вто ричная обмотка трансформатора 2 шунтируется двумя открытыми диодами 3 и 5 (напряжение на дросселе 4 близко к нулю, так как вторичная обмотка также замкнута открытыми диодами 3

35 и 6). Вьтрямительный диод 3 форсированно выключается током, протекающим по вторичной обмотке дросселя 4. При этом ток дросселя 9 замыкается через диод 5, а ток дросселя 4 после заверщения процесса восстановления обратного сопротивления вьтрямитель- ного диода 3 замыкается через реку- перационный диод 7, и энергия, накопленная в токоограничительном дрос селе 4, передается в нагрузку.

Включение дросселя 4 в цепь про- екания тока выпрямительного диода 3 позволяет пр актически исключить выброс коллекторного тока регулирующего транзистора, обусловленный сквозным током диод-диод (показан на фиг.26 штриховой линией), и существенно облегчить процесс коммутации регулирующего транзистора (сплощная

и штриховая линии на фиг.2а). Ограни чение амплитуды сквозного тока обеспечивает также значительное уменьшение интенсивности связанных с этим

40

45

50

обмотке формируется напряжение, от- пиpaюu ee выпрямительный диод 3. Непосредственно с момента коммутации это напряжение приложено к первичной

обмотке токоот ра ничительного дросселя 4, в котором происходит нарастание тока. Соответствующее нарастание тока имеет место в первичной цепи (i, фиг.2б ). При достижении током

дросселя 4 значения тока нагрузки (момент t , фиг.2в) замыкающий диод 5 запирается, и напряжение, формируемое на вторичной обмотке силового трансформатора 2, поступает на вход

LCD-фильтра. При выключении регулирующего транзистора 1 напряжение на его коллекторе возрастает (момент ty, фиг.2) в результате прерьгоания тока, протекающего через первичную

обмотку трансформатора 2. Амплитуда

обмотку трансформатора 2. Амплитуда

этого напряжения, определяемая током нагрузки и индуктивностью рассеяния между первичной и вто ичной обмотками силового трансформатора 2, жестко ограничивается на уровне удвоенного значения напряжения питания при помощи диода IО и конденсатора 11. На этапе восстановления обратного сопротивления выпрямительного диода 3 вторичная обмотка трансформатора 2 шунтируется двумя открытыми диодами 3 и 5 (напряжение на дросселе 4 близко к нулю, так как вторичная обмотка также замкнута открытыми диодами 3

и 6). Вьтрямительный диод 3 форсированно выключается током, протекающим по вторичной обмотке дросселя 4. При этом ток дросселя 9 замыкается через диод 5, а ток дросселя 4 после заверщения процесса восстановления обратного сопротивления вьтрямитель- ного диода 3 замыкается через реку- перационный диод 7, и энергия, накопленная в токоограничительном дросселе 4, передается в нагрузку.

Включение дросселя 4 в цепь про- екания тока выпрямительного диода 3 позволяет пр актически исключить выброс коллекторного тока регулирующего транзистора, обусловленный сквозным током диод-диод (показан на фиг.26 штриховой линией), и существенно облегчить процесс коммутации регулирующего транзистора (сплощная

и штриховая линии на фиг.2а). Ограничение амплитуды сквозного тока обеспечивает также значительное уменьшение интенсивности связанных с этим

током паразитных колебаний, возникающих на входе LCD-фильтра (штриховая линия на фиг.2в) и приходящих на выход устройства.

Уменьшение продолжительности процесса восстановления обратного сопротивления выпрямительного диода 3, достигнутое благодаря .форсированному его запиранию током ограничительного дросселя 4, позволяет раньше завершить процесс размагничивания силового трансформатора 2 (фиг.2в) и снизить напряжение на коллекторе регулирующего транзистора в моменты его коммутации (t 0, t Т и т.д., фиг,2а) в два и более раз. Это дает возможность значительно уменьшить потери в транзисторе, обусловленные

W

f5

пряжения источника питания в широком диапазоне длительности импульсов коллекторного тока. Энергия, запасаемая в ма1 нитном поле дросселя А, передается на каждом цикле в нагрузку, что )позволяет получить определенный вы- игрьш в ЩД.

Формула изобр/етения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с прямым включением выпрямительного диода, содержащий регулирующий транзистор, через первичную обмотку силового трансформатора подсоединенный к входным выводам, причем вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямительньм диод и LCD-фильтр

25

разрядом через него паразитной емкое-20 присоединена к выходным выводам, до- ти коллекторной цепи, и повысить частоту преобразования КПН при сохранении высокого КПД. Уменьшение индуктивности рассеяния, связанное с. вьшрямительному диоду, . т л и ч а ю- повышением частоты преобразования, позволяет в ряде случаев упростить схему путем исключения из нее размагничивающей цепи. Ток намагничивания при этом может замьшаться через собственную емкость коллекторной цепи регулирующего транзистора 1, а напряжение на нем в момент коммутации благодаря наличию дросселя 4 может иметь величину, заметно меньшую на30

полнительная обмотка дросселя через последовательно соединенный выключающий диод подключена параллельно вьшрямительному диоду, . т л и ч а щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД, дополнительная обмотка . . дросселя расположена на сердечнике введенного токоограничительного дрос селя, включенного между первым выходным выводом и выводом вторичной обмотки силового трансформатора, соединенным также через введенный ре куперационный диод с вторым выходным вьшодом.

пряжения источника питания в широком диапазоне длительности импульсов коллекторного тока. Энергия, запасаемая в ма1 нитном поле дросселя А, передается на каждом цикле в нагрузку, что )позволяет получить определенный вы- игрьш в ЩД.

Формула изобр/етения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с прямым включением выпрямительного диода, содержащий регулирующий транзистор, через первичную обмотку силового трансформатора подсоединенный к входным выводам, причем вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямительньм диод и LCD-фильтр

присоединена к выходным выводам, до- вьшрямительному диоду, . т л и ч а ю-

полнительная обмотка дросселя через последовательно соединенный выключающий диод подключена параллельно вьшрямительному диоду, . т л и ч а щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД, дополнительная обмотка . . дросселя расположена на сердечнике введенного токоограничительного дрос селя, включенного между первым выходным выводом и выводом вторичной обмотки силового трансформатора, соединенным также через введенный ре куперационный диод с вторым выходным вьшодом.

t tuТZT

Фиг.2

Изобрет-ение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников вторичного электропитания. Цель - повышение КПД. Устройство выполнено по схеме однотактного преобразователя постоянного напряжения в постоянное с прямым включением выпрямительного диода. Для снижения амплитуды сквозного тока последовательно со вторичной обмоткой силового- трансформатора 2 включен токоограничительный дроссель 4, дополнительная обмотка . которого через выключающий диод 6 подсоединена параллельно выпрямительному диоду 3 для форсировки его запирания, что позволяет раньше завершить процесс размагничивания силового трансформатора 2. 2 ил.