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

1 .1334308

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано и системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения.

Цель изобретения - повьш1ение КПД и надежности путем уменьшения напряжения на разомкнутом силовом ключе при расширении диапазонов входных .и выходных напряжений и токов нагрузки

На фиг. 1 приведена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов на силовом ключе, накопительном конденсаторе и нав:опительном дросселе преобразователя.

Преобразователь содержит накопи-, тельный дроссель 1, управляемый синия, равный пит Ар последовательном контуре, образованном конденсатором 5 и дросселем 7, начи, нает нарастать по синусоиде, а напря- „ в точке соединения диодов 8 и 9 нарастает по косинусоиде. В момент времени t гаапряжение на накопительном конденсаторе 6 становится

10 равным , 5 открывается диод 11, закрывается дополнительный ключ 3 и напряжение на первичной обмотке дросселя-накопителя 1 стабилизируется на

ур ов не и

пит

Продолжается нарастание

15 тока 1, линейное, в нагрузке.

Через четверть периода частоты колебательного контура 5-7 в момент времени t ток в контуре достигает максимума, напряжение Ug. в точке соеUnwr ток дросселя 7 через диоды 8 и 9 начинает поступать в конденсатор- накопитель 6, напряжение U на котором начинает нарастать. В момент вре лрвой ключ 2 (транзистор) и дополни- 20 динения диодов В и 9 - значения тельный ключ 3, блок 4 управления ключами, конденсаторы 5 и 6, дополнительный дроссель 7,, диоды 8-11 и фильтрующий конденсатор 12, с которым через выпрямительный диод 13 соедине- 25 мени t закрывается силовой ключ 2, на вторичная обмотка дросселя 1, ток нагрузки через конденсатор 5 заПервичная обмотка дросселя 1 сое- мыкается в конденсатор 6, складыва- динена через транзистор 2 с питающим ясь с током дросселя 7, скорость на- выводом 14 и через диод 11 с питающим растания напряжения U. увеличивается, выводом 15. Элементы 5, 7, 8 и 9 об- 30 напряжение U, на силовом ключе 2 на- разуют ЬСБ-трекполюсник, подсоединенный LD-ветвью (7-8) к выводу 15, а емкостной ветвью (5) - к точке соеди- нения обмотки дросселя 1 с ключом 2, Ключ 3 соединен одним выводом с диод,- 35 уменьшается, сравниваясь со ной ветвью (9) ЬСВ-трехполюсника и скоростью нарастания U .. В момент t через диод 10 с выходной цепью транзистора 2, а вторым вьшодом - с выводом первичной обмотки дросселя 1, связанным с питающим выводом 15 через диод 11.

Меткду первым выводом ключа 3 и питающим выводом 15 включен накопительный конденсатор 6.

Преобразователь работает следующим образом.

чинает нарастать.

В момент t;,, напряжение на ключе U достигает значения U;-, открывается диод 10, скорость нарастания напрянапряжение на вторичной обмотке дросселя-накопителя 1 достигает значения

заряжающий

40

быу появляется ток i кон -тенсатор 12 фильтра, и исчезает ток 1ц в первичной обмотке дросселя. Напряжение на ключе 2 фиксируется на уровне и остается на этом уровне до момента t, когда заверша- с ется размагничивание .дросселя-накопителя 1 и ток спадает до нуля. В этот момент напряжение на ключе 2 спадает

С момента to замыкания силового ключа 2 запускающий илчпульс поступает на дополнительный ключ 3, который

быу появляется ток i кон -тенсатор 12 фильтра, и исчезает ток 1ц в первичной обмотке дроссе Напряжение на ключе 2 фиксируется уровне и остается на э уровне до момента t, когда заверш с ется размагничивание .дросселя-нако теля 1 и ток спадает до нуля. В эт момент напряжение на ключе 2 спада

до значения U

лиг

напряжение U,

конденсаторе 6 остается равным U открывается и подд;ерживается в откры- Q До момента t,, когда процесс

Ми

том состоянии протекаюп;им через него током. Напряжение на силовом ключе 2 падает до нуля, к первичной обмотке дросселя 1 оказывается прило

женным напряжение U.

-пит +UOBP , и ток в обмотке 1ц начинает нарастать,, В этот же момент к дополнительном /- дросселю 7 оказывается приложенньм через конденсатор 5 скачок напряжения, равный пит Ар последовательном контуре, образованном конденсатором 5 и дросселем 7, начинает нарастать по синусоиде, а напря- „ в точке соединения диодов 8 и 9 нарастает по косинусоиде. В момент времени t гаапряжение на накопительном конденсаторе 6 становится

равным , 5 открывается диод 11, за крывается дополнительный ключ 3 и напряжение на первичной обмотке дросселя-накопителя 1 стабилизируется на

ур ов не и

пит

Продолжается нарастание

тока 1, линейное, в нагрузке.

Через четверть периода частоты колебательного контура 5-7 в момент времени t ток в контуре достигает максимума, напряжение Ug. в точке соеUnwr ток дросселя 7 через диоды 8 и 9 начинает поступать в конденсатор- накопитель 6, напряжение U на котором начинает нарастать. В момент врединения диодов В и 9 - значения мени t закрывается силовой ключ 2, ток нагрузки через конденсатор 5 замыкается в конденсатор 6, складыва- ясь с током дросселя 7, скорость на- растания напряжения U. увеличивается напряжение U, на силовом ключе 2 на- уменьшается, сравниваясь со скоростью нарастания U .. В момент t

чинает нарастать.

В момент t;,, напряжение на ключе U достигает значения U;-, открывается диод 10, скорость нарастания напрямыкается в конденсатор 6, складыва- ясь с током дросселя 7, скорость на- растания напряжения U. увеличивается, напряжение U, на силовом ключе 2 на- уменьшается, сравниваясь со скоростью нарастания U .. В момент t

напряжение на вторичной обмотке дросселя-накопителя 1 достигает значения

заряжающий

быу появляется ток i кон -тенсатор 12 фильтра, и исчезает ток 1ц в первичной обмотке дросселя. Напряжение на ключе 2 фиксируется на уровне и остается на этом уровне до момента t, когда заверша- ется размагничивание .дросселя-накопителя 1 и ток спадает до нуля. В этот момент напряжение на ключе 2 спадает

до значения U

лиг

напряжение U,

конденсаторе 6 остается равным U До момента t,, когда процесс

на

+

Мит

повторяется.

Таким образом, достигается уменьшение амплитуды выброса напряжения на

основном ключе в

Cfe+Cs

раз и со 55

ответственно повьш1аются надежность

и КПД преобразователя. Режим перезаряда накопительной ц«пи, который начинается при нулевом напряжении на

31334308

онденсаторе 6, обеспечивает эффективую работу преобразователя при любых начениях питающего и выходного наряжений и любом токе нагрузки.

но р ш н в в к в п э п т п п ни ты к ны це вт

Формула из.обретения

Однотактньй преобразователь постоянного напряжения, содержащий накопительный дроссель, первичная обмот- ка которого через силовой управляемый ключ подсоединена к первому входному выводу, а вторичная обмотка через выпрямительньш диод - к выходному фильтру, блок управления силовым клю- чом, первый конденсатор, подключенный одним выводом к точке соединения накопительного дросселя с силовым ключом, ,.а другим выводом - к первому диоду и последовательной цепи из до- полнительного дросселя и второго диода, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежп

ности путем уменьшения напряжения на разомкнутом силовом ключе при рлс- ширении диапазонов входных и выходны напряжений и токов нагрузки, в него введены третий и четвертый диоды, дополнительньп ключ, управляемый с выхода блока управления, и второй конденсатор, включенный между вторым входным вьгоодом и первым выводом дополнительного ключа, соединенного этим же выводом со свободным выводом первого диода и через третий диод с точкой соединения силового ключа с первичной обмоткой накопительного дросселя, свободньм вьгоод которой подсоединен к второму выводу дополнительного ключа и через четвертый диод к второму питающему выводу, к которому также подсоединен свободный вывод указанной последовательной цепи из дополнительного дросселя и второго диода.

Фиг,1

и

пит. Uos

и.

пит.

0 ,t, 6 6 4

ts 0

Фш.2

Составитель в. Моин Редактор Л. Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор В о Гирняк

Заказ 3976/54 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение может быть использовано при создании вторичных источников питания. Пель изобретения - повышение КПД и надежности путем уменьшения напряжения на разомкнутом сило-- вом ключе при расширении диапазонов входных и выходных напряжений и токов нагрузки. Преобразователь содержит накопительный дроссель, первичная обмотка которого соединена с входными шинами через первый диод и силовой управляемый ключ, а вторичная - через выпрямитель с конденсатором фильтра. Первичная обмотка подсоединена также к накопительному ко нденсатору через дополнительный ключ, соединенный с диодной ветвью LCD-трехполюсника и через второй диод с силовым ключом. Емкостная ветвь LCD-трехполюсника подключена к общей точке силового ключа и первичной обмотки. D-ветвь трехполюсника и свободный вывод накопительного конденсатора подключены к шине питания, с которой соеди нен первый диод. Оба ключа управляются от одного блока управления-. Накопительный конденсатор заряжается при размыкании силового ключа, ограничивая величину напряжения на нем, и разряжается в нагрузку через дополнитель- ньм ключ, обеспечивая рекуперацию энергии без потерь в цепи возврата. 2 ил. (/) СО со 4: СО о 00