Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1988 года по МПК H02M3/337 

СО 00

сл ьо

о о:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повьшхение надежности путем уменьшения уровня импульсных помех. Устройство содержит высоковольтньй выпрямитель 1,ключевые каскады 3, 4, высокочастотный трансформатор 5, блок управления 7, согласующие трансформаторы 8, 9. Введена обмотка 10 трансформатора 5, концом подключенная к токопроводящей пластине 11, установленной через изолирующую прокладку на радиаторе транзистора ключевого каскада 4. Указанное подключение обмотки обеспечивает противофазное компенсирующее напряжение напряжению импульсных помех в транзисторе. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с (С

Фиг. 1

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

Цель изобретении - повышение надежности путем уменьшения уровня импульсных помех.

На фиг. 1 приведена структурно- ф нкциональная схема устройства, на фиг. 2. - реализация узла -ключевого каскада, в котором осуществлена компенсация емкостных токов, вызьюаю- щих импульсную помеху, на фиг. 3 - реализация узла согласующего трансформатора, в котором осуществлена компенсация емкостных токов, вызьша- юпдих импульсную помеху.

Устройство (фиг. 1) содержит блок высоковольтного выпрямителя 1, ем- костной делитель напряжения 2, клю- ,чевые каскады 3 и 4, выполненные на транзисторах и образующие схему преоразователя напряжения, высокочастотный трансформатор 5, первичная обмот ка которого своим началом подсоединена к точке соединения ключевых каскадов 3 и 4, а концом к средней точке емкостного делителя 2, блок 6 выходного выпрямителя, вход которого соединен со вторичной обмоткой высокочастотного трансформатора 5,. блок управления 7, вход которого соединен с выходом блока выходного выпрямителя 6, а два выхода через согласующие трансформаторы 8 и 9 соединены соответственно со входами ключевых каскадов 3 и 4, высокочастотный трансформатор 5 содержит дополнительную обмотку 10, начало ко торой подсоединено к средней точке емкостного делителя 2, а конец к токопроврдящей пластине 11, установленной через изолирующую прокладку на paдиafope совместно с транзистором ключевого каскада 4.

На фиг. 2 изображена конструктивная реализация части схемы устройства в соответствии с фиг. 1. Транзистор 12 ключевого каскада 4 установлен на радиаторе 13 через первую изолирующую прокладку 14. С обратно стороны радиатора 13 через вторую изолирующую прокладку 15 установлена токопроводящая пластина It, подсоединенная к концу дополнительной обмотки 10 трансформатора 5. Диоды 16 выпрямительного блока 6 установлены на радиаторе 17 через изолирующую

0

5

0

0

5

5

0

5

0

5

прокладку 18. На фиг. 2 показаны следующие емкостные связи между конст- . руктивными элементами: 19 - емкость между коллектором 20 транзистора 12 и радиатором 13, 2Т - емкость между пластиной 11 и радиатором 13, 22 - емкость между диодами 16 и радиатором 17, 23 - емкость между радиаторами 1 3 и 1 7.

На фиг. 3 изображен другой фраг- мент принципиальной схемы устройства в соответствии с фиг. 1. Согласующий трансформатор 8 содержит первичную 24, вторичную 25 и дополнительную 26 обмотки. На фиг. 3 показаны следующие емкостные связи: 27 -. ем- кость между обмотками 24 и 25. 28 - емкойть между обмотками 24 и 2,6, 29 - емкость между элементами блока управления 7. 30 - нагрузка, 31 - эквивалентная емкость блока 6, 32 - первичная обмотка трансформатора 5.

I

Устройство (фиг, 1) работает следующим образом.

Переменное напряжение сети выпрямляется в блоке высоковольтного выпрямителя 1. При этом, на крайних точкам; .емкостного делителя 2 создается пос-, тоянное напряжение, равное амплитуде напряжения сети. Это напряжение служит для питания полумостового преобразователя, основу которого составляют ключевые каскады 3 и 4 и высокочастотный трансформатор 5. Преобразователь генерирует высокочастотньш импульсный сигнал, который выпрямляется в блоке выходного выпрямителя 6. Стабилизация вькодного напряжения обеспечивается за счет обратной связи с выхода блока выходного выпрямителя 6 через блок управления 7 и согласующие трансформаторы 8 и 9 на входы ключевых каскадов 3 и 4. Вследствие возникновения емкостных связей между элементами схемы, находящимися под высоким переменным потенциалом, и элементами, находящимися под низким потенциалом, на выходе устройства создается большой уровень импульсных помех. Для их подавления в высокочастотньй трансформатор 5 введена дополнительная обмотка 10, формирующая противофазное компенсирующее напряжение, прикла- дьшаемое к средней точке емкостного делителя 2 и к токопроводящей пластине 11.

Рассмотрим компенсацию импульсных помех на фрагменте схемы устройства, изображенном на фиг. 2.

В нагрузку 31 проникает ток помехи за счет емкостной связи транзистора 12 ключевого каскада 4 с элементами блока 6 выходного выпрямителя. Блок 6 имеет эквивалентную емкость 31, Ток помехи протекает от первичной обмотки 33 трансформатора 5 по следующему контуру:

32-20-19-23-22-16-30-31-32.

Для компенсации указанного тока

помехи с обратной стороны радиатора 13, напротив транзистора 12, через вторую изолирующую прокладку 15, такую же, как первую прокладку 14 межд транзистором 12 и радиатором 13, прикреплена металлическая пластина 11, имеющая ту же конфигурацию и площадь контакта, что и коллектор 20 транзистора 12, и подсоединена к кон цу дополнительной обмотки 10 трансформатора 5. При этом образуется новый контур, по которому протекает компенсирующий ток:

10-11-21-23-22-16-30-31-10.

Так как пластина 11 имеет ту же конфигурацию и площадь контакта, что и коллектор 20 транзистора 12, ее емкостная связь 21 с радиатором 13 будет равна емкостной связи .19 коллектора 20 с радиатором 13. Предполагая, что первичная 32 и дополнительная 10 обмотки трансформатора 5 имеют одинаковое число витков, возникающие при этом на них напряжения будут одинаковы по величине и противоположны по знаку. При этих условиях ток помехи и компенсирующий ток будут равны по величине и противоположны по направлению, вследствие чег они взаимно уничтожаются.

Другой составляющей тока помехи, протекающего через нагрузку 30, является ток за счет емкостной связи между обмотками согласующего трансформатора 8, протекающий по следующему контуру (фиг. 3):

33 - 28 - 30 - 31 - 32 - 33.

Для компенсации данного тока помехи в согласующий трансформатор 8

введена дополнительная обмотка 26, один из концов которой подсоединен к концу обмотки 10. В результате образуется новьм контур, по которому протекает компенсирующей ток:

10 - 28 - 29 - 30

31

При тех же условиях, что и вьшш, т.е. когда напряжения на первичной 33 и дополнительной 10 обмотках трансформатора 5 равны, и при бифи- лярной намотке (с одинаковым числом витков) вторичной 25 и дополнительной 26 обмоток трансформатора 8 ток помехи и компенсирующий ток будут равны по величине и противоположны по направлению, вследствие чего они взаимно уничтожаются.

Таким образом, уровень помех на выходе существенно cнIiжeн, за счет их компенсации внутри элементов и узлов, в которых они возникают.

Формула изобре-тения

ласующий трансформатор, вторичная обмотка которого одним концом соединена с точкой соединения ключевых каскадов, причем дополнительная обмотка намотана бифилярно с указанной вторичной обмоткой и свободным концом подключена к концу дополнительной обмотки Высокочастотного трансформатора.

д«

Фи&. 2

из. 3