Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M7/538 

00 О5 СП

со

11

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

11елью изобретения является повышение надежности преобразователя постоянного напряжения путем исключения протекания тока перезаряда блокирую- щих конденсаторов через ключевые транзисторы.

На фиг,1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг.2 - диаграммы напряжения на переключающем транзисторе.

Преобразователь постоянного напряжения содержит трансформатор 1 с идентичными обмотками 2 и 3 и вторичной обмоткой 4, подключенной к входу выпрямительно фильтрующей цепи 5, два шунтированных обратными диодами 6 и 7 транзистора 8 и 9, эмиттеры которых подсоединены к первому входному выводу, а коллекторы соединены с первыми выводами двух блокирующих конденсаторов Ю и 11, вторые выводы которых соединены с первыми выводами первого 12 и второго 13 диодов.

Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

В исходном состоянии блокирующие конденсаторы 10 и 11 запряжены через встречно включенные полуобмотки 2 и 3 соответственно до напряжения источника питания Е (фиг.1). При включенном транзисторе 8 падение напряжения на нем близко к нулю (промежуток времени от О до t на фиг.2) на полуобмотках 2 и 3 формируется напряжение по величине близкое к Е, при этом на полуобмотках 2 и 3 оно создается внешним источником ЭДС Е, функцию которого для полуобмотки 3 выполняет конденсатор 11 (фиг.1). Токи полуобмоток 2 и 3 в этом промежутке времени равны половине тока нагрузки, приведенного к первичной цепи, ток диода 12 равен нулю, так как напряжение н а обмотке 3 меньше значения Е на величину падения напряжения на транзисторе 8. Диоды 7 и 13 заперты обратным напряжением, величина которого близка к 2Е „.

При запирании транзистора 8 (момент t t,,, фиг.2) напряжения на всех обмотках уменьшаются и при переходе напряжения через нулевой уровень вторичная обмотка А шунтируется открытыми диодами 5, однако на первичных полуобмотках 2 и 3 напряжение изменяет знак, что связано с действием ЭДС самоиндукции, возникающей на индуктивности рассеяния между первичной и вторичной обмотками. При достижении напряжением на каждой секции первичной обмотки значения Е это напряжение жестко ограничивается на полуобмотке 2 - при помощи конденсатора 11 и диода 13, на полуобмотке 2 - при помощи источника питания и диода 7, на полуобмотке 3 - при помощи конденсатора 10 и диода 7, на полуобмотке 3 - при помощи источника питания и диода 13. При этом напря- . жение на транзисторе 8 также жестко ограничивается на уровне 2Е, а инверсный режим транзистора 9 предотвращается диодом 7. После завершения колебательного процесса, обусловленного паразитными элементами трансформатора и внешними цепями (момент времени t на фиг.2) до момента включения транзистора 9 (момент tj) напряжение на всех обмотках близко к нулю а на активных приборах - к Е,.

I

При включенном транзисторе-9 (промежуток времени tj-tj на фиг.2) напряжения на всех полуобмотках равны Е, но противоположны по знаку напряжениям, которые имели место при включенном транзисторе 8. На полуобмотка 2 и 3 оно создается внешним источником ЭДС Е, функцию которого для полуобмотки 3 выполняет конденсатор 10 Токи этих полуюбмоток в этом промежутке времени также равны половине приведенного к первичной цепи тока нагрузки, ток диода 13 равен нулю, так как напряжение на обмотке 3 меньше значения Е на падения напряжения на транзисторе 9. Диоды 6 и 12 заперты обратным напряжением, величина которого близка к 2Е|, При запирании транзистора 9 (меньше времени t tj, фиг.2) амплитуда паразитных колебаний на каждой полуобмотке также жестко ограничивается на уровне на полуобмотке 2 - при помощи источника питания и диода 6, на полуобмотке 2 - при помощи конденсатора 10 и диода 12, на полуобмотке 3 - при помощи конденсатора 11 и диода 6. После завершения колебательного процесса (момент tj) и вклю313

чения транзистора 8 (момент t) все процессы повторяются.

Таким образом, предложенный преобразователь позволяет исключить про- текание зарядного или разрядного тока блокирующего конденсатора непосредственно через транзистор, поскольку указанные конденсаторы не шунтируют обмотку трансформатора, как это имеет место в известном устройстве, что создает возможность повышения надежности. Кроме того, энергия, передаваемая на каждом цикле в эти конденсаторы из контура, образованного паразитными элементами, не расходуется в элементах схемы, а возвращается в источник питания.

Блокировочные конденсаторы источника питания и блокирующие конденса- торы ограничительных цепей работают параллельно, поэтому установочная емкость конденсаторов равна величине емкости блокировочного конденсатора аналогичной мощности, выполненной по известной схеме. При использовании блокирующих конденсаторов минимально возможной емкости, обеспечивающей непревьшение установленной амплитуды напряжения на Транзисторе, обмотка 3 может быть выполнена тонким проводом

. 5

0 0

5

124

и использована в качестве экранирующей .

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторы, шунтированные обратными диодами, эмиттеры которых подключены к первому входному выводу, а коллекторы - к крайним выводам первичной обмотки трансформатора, средний вывод которой присоединен к второму входному выводу, два блокирующих конденсатора, подключенных первыми вьтодами к коллекторам транзисторов, а вторыми выводами - к первым выводам первого и второго диодов, отличающи й- с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения процессов перезаряда блокирующих конденсаторов через транзисторы, введена дополнительная обмотка трансформатора, идентичная первичной обмотке, средний вывод которой подключен к первому входному выводу, а крайние выводы - к вторым выводам блокирующих конденсаторов, причем вторые выводы первого и второго диодов подключены к второму входному вьюоду.

Устройство относится к преобразовательной технике и м.б. использовано при проектировании вторичных источников питания. Цель - повышение надежности путем исключения процессов перезаряда блокирующего конденсатора через транзисторы. Введение дополнительной обмотки трансформатора позволяет жестко ограничить амплитуду напряжения на транзисторах на уровне удвоенного значения напряжения питания. -2 шт.

ус .„

iCnTl

п