Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания, преимущественно бестрансформаторных БИП, работающих непосредственно от выпрямленного сетевого напряжения.

Цель изобретения - повыщение КПД и надежности преобразователя за счет уменьшения выброса напряжения на ключе при размыкании.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого преобразователя.

Входные шины 1 и 2 преобразовате- ля служат подключения источника питания. Трансформатор 3 имеет первичную обмотку, выполненную с промежуточным отводом, сделанным от целого числа слоев обмотки. Часть пер- Бичной обмотки 3.1 подсоединена к шине 1, часть 3.2 через силовой ключ 4 - к шине 2. Вторичная обмотка 3.3 трансформатора через выпрямительный диод 5 соединена с выходным LCD-филь тром 6 преобразователя. Разрядный 7 и дополнительный 8 диоды соединены между собой последовательно, а свободными выводами подключены в непроводящем направлении к шинам 1 и 2. Промежуточный вывод первичной обмотки 3.1-3.2 трансформатора 3 через конденсатор 9 соединен с общей точкой диодной цепочки 7-8. Ключ 4 управляется с выхода блока 10 управле- ния, который на время размагничивани трансформатора блокируется сигналом с выхода формирователя 11.

На чертеже связь формирователя 11 с трансформатором 3 показана в вари- анте подключения через Дополнительну .обмотку 3.4-, структурное выполнение формирователя 11 (в виде компаратора 12, второй вход которого через рези- ставные делители 13 и 14 подсоединен к питающим шинам 1 и 2) является только примером его реализации. При стандартном построении блока 10 управления выход формирователя 11 може быть подсоединен к его управляющему входу через элемент И 15.

Преобразователь работает следую щим образом.

Исходное состояние: напряжение на конденсаторе 9 равно нулю, диоды 7 и 8 заперты. По сигналу, вырабатываемому блоком 10 управления, открьша- ется силовой ключ 4, к первичной обмотке трансформатора 3 оказывается приложенным входное напряжение и пит- . Напряжение вторичной обмотки 3.3 через диод 5 поступает на вход LCD-фильтра 6 и далее на выход преобразователя. Диоды 7 и 8 остаются закрытыми. Ток первичной обмотки трансформатора 3 нарастает как за счет увеличения вторичного тока, так и за счет роста намагничивающего тока. Поток в сердечнике трансформа- тора 3 нарастает. После подачи запирающего сигнала на ключ 4 напряжение на нем начинает нарастать, а на первичной обмотке 3.1-3.2 - уменьшаться. При этом уменьшается и запирающее напряжение на диоде 7. При смене знака напряжения на первичной обмотке (напряжение на ключе 4 превышает напряжение питания U ) открывается диод 7 и по цепи из элементов 3.1 - 9 - 7 начинает протекать ток.

На все время разряда индуктивности (до момента времени to) на обмотках трансформатора 3 присутствуют напряжения обратного знака Uo, и формирователь 11 сигнала блокирования запрещает повторное включение ключа 4. После завершения разряда сигнал запрета снимается и происходит повторное включение ключа 4, но при этом на левой обкладке конденсатора 9 уже имеется начальное минусовое напряжение -U,, а после включения напряжения на левой обкладке принимает значение

(1 - |Ь1) . и„,, - и, , .

где W - число витков обмотки трансформатора;Wn - .напряжение питания.

Процесс приходит к установивше- муся значению, через несколько циклов, когда процесс проходит через нуль. После момента при каждом последующем включении ключа 4 открывается диод 8 и получен1а 1Й конденсатором 9 при размагничивании трансформатора 3 дополнительный заряд сбрасывается в шину 2. В частности, при

г:- 0,5 установившийся режим соответствует напряжению на конденсаторе UHMT /2 а напряжение на ключе 4 при его размыкании составляет 2 Цпит

Таким образом, уменьшение энергии выброса достигается за счет уменьше - ния числа витков обмотки, индуктивность рассеяния которой и накапливает энергию (в известном преобразователе это вся первичная обмотка, а в предлагаемом - часть обмотки с числом, витков W - Мз,, ). Так как индук- )гивность пропорциональна квадрату числа витков, то и энергия рассеяния

W,., .

уменьшается на квадрат. При

W

0,5 энергия потерь уменьшается в четыре раза, а амплитуда выброса соответственно в два раза.

При типичных значениях индуктивности рассеяния высокочастотных трансформаторов (частоты порядка 15- 50 кГц).уменьшение потерь на индуктивности рассеяния в четыре раза обеспечивает общее повьш1ение КПД не менее чем на 1-2%. Кроме того, наличие указанного переходного процесса автоматически обеспечивает режим плавного пуска без применения специальных мер что устраняет опасность пробоя ключа пусковыми экстратоками Дпт уменьшения потерь на перезарядке конденсатора- 9 емкость его должна быть выбрана достаточно большой (критерием является пульсация на конденсаторе, существенно меньшая, чем падение напряжение на открытом ключе, порядка долей вольта), для улучшения магнитной связи частей первичной обмотки, разделенных отводом, последний должен осуществляться от целого числа слоев обмотки, а сама первичная обмотка также должна иметь целое числое слоев.

Формула изобретения

Преобразователь посфоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого одним выводом непосредственно, а другим через силовой ключ подсоединена соответственно к первой и второй

входным шинам, а вторичная обмотка через выпрямительный диод - к вькод- ному ЪСВ-фильтру, разрядный диод, связанный с первой входной шиной, и блок управления силовым ключом, о тл и ю щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности за счет уменьшения выброса напряжения, в него введены конденсатор, дополнительные обмотка трансформатора и диод, подсоединенный согласно-последо-.- вательно к разрядному диоду, и формирователь блокирующего сигнала, входом подключенный к трансформатору, а выходом - к входу блока управления, при этом первичная обмотка трансформатора снабжена промежуточным отводом, который подсоединен к одному из выводов конденсатора, другой вывод которого соединен с общей точкой раз рядного и дополнительного диодов, свободный вывод последнего подсоединен к второй входной шине.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питания. Цель изобретения - повышение КПД и надежности преобразователя. До7 о стирается поставленная цель путем уменьшения энергии выброса напряжения на ключе при его размыкании. Преобразователь содержит силовой трансформатор 3, первичная обмотка 3.1 которого соединена с входными шинами непосредственно и через силовой управляемый ключ 4, а вторичная 3.3 через выпрямитель 5 - с LCD-фильтром 6. Между входными шинами включена цепочка из двух последовательно соединенных диодов 7 и 8, общая точка которых соединена с промежуточным отводом первичной обмотки через конденсатор 9. На время размагничивания силового трансформатора включение ключа блокируется формирователем блокирующего сигнала 11 по наличию напряжения обратного хода. 1 ил. с S