Регулируемый двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1988 года по МПК H02M3/337 

г rVr

ицIs5

САЭ ta

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

Цель изобретения - повьшение КПД регулируемого двзгхтактного преобразователя постоянного напряжения.

На фиг. 1 представлена электри- ческая схема преобразователя; на фиг о 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Регулируемый двухтактный преобразователь постоянного напряжения со- держит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 силовые транзисторы, накопительный дроссель 5, выходной трансформатор 6, первичные полуобмотки 7, 8. которого включены между первым 1 и вторым 2, третьим 3 и четвертым силовым транзистором, я вторичные полурбмотки 9, 10, соединенные через выпрямитель 11 и фильтр 12 с выходными выводами первой 13 и вто рой 14 коммутирующий диод, дополнительный транзистор 15, первый 16, втрой 17, третий 18 и четвертый 19 диод, первый 20 и второй 21 конден-г сатор, а также третий 22 и четвертый 23 коммутирующий диод.

Первичные обмотки 7, 8 трансформаторов 6 совместно с вторичными обмотками 9, 10 могут быть размещены как на общем сердечнике, так и на сердечниках, магнитно не связанных друг с другом.

От блока управления (не приведена на вход транзистора поступают сигнал (фиг. 2в) двойной частоты задаклцего генератора.

В исходном состоянии все транзисторы заперты, а конденсаторы 20, 21 разряжены.. Допустим, в момент времени t, отпираются транзисторы 1, 3 и 15 (на фиг. 2а, б, в). Ток через дроссель 5 протекает по двум цепям: Е - дроссель 5 - транзистор 1 - полуобмотка 7 - транзистор 3 -

.(«-5

- дроссель 5 - транзистор 15 диод 17 конденсатор 20 - транзистор 3 - . .

Это означает, что полуобмотка 7 трансформатора 6 шунтирована емко- стью конденсатора 20. Поэтому.напряжение на полуобмотке 7 в интервале времени t - t плавно нарастает с нулевого значения до Eg, а на дросQ

5 0 5 o

.

5

0

селе 5 наоборот плавно спадает со значения до нуля (фиг. е, з). В интервале времени t - t имеет место характерное для цепей с реактивными элементами перераспределение напряжений на дросселе 5 и полуобмотке 7. В этом же интервале запирается транзистор 15. В момент tj (в конце длительности рабочего импульса широтно-импульсного модулятора схемы управления) запирается транзистор 3, а транзистор 1 остается открытым (фиг. 2 а, б). Это приводит к отпиранию диода 16 и конденсатор 20 начинает разряжаться на дроссель 5 и трансформатор 6 по цепи: конденсатор 20 - первый диод 16 - дроссель 5 - транзистор 1 - полуобмотка 7 - конденсатор 20, что обеспечивает непрерывность тока в нагрузке преобразователя. При этом напряжение на конденсаторе 20 плавно спадает до нуля, а на транзисторе 3 наоборот плавно стремится к значению Ejjf (фиг. 2 ж). При достижении напряжения на транзисторе 3 значения Eg открывается диод 13, а на дросселе 5 изменяется полярность напряжения и накопленная в нем энергия разряжается на нагрузку преобразователя по цепи; дроссель 5 - первый транзистор 1 - полуобмотка 7 - первый коммутирующий диод 13 - дроссель 5.

В момент времени t (в конце полупериода Т/2) запирается транзистор 1 и отпираются транзисторы 2, 4 и 15, Начинается второй такт преобразования, при котором сначала конденс,атор 21 заряжается через дроссель 5, транзистор 15 и четвертый диод 19, а затем после запирания транзистора 4 разряжается через третий диод 18, дроссель 5 и полуобмотку 8 трансформатора 6. Далее описанные процессы повто ряются Последовательно и периодически. При этом в начале каждого полупериода процесс запирания транзисторов 1 и 2 сопровождается зарядом соответственно конденсатора 20 или 21, при котором напряжение на дросселе 5 плавно спадает от значения Ej до нуля. Из условия баланса напряжений следует, что характер нарастания напряжения на запертом транзисторе 1 или 2 также является плавным, несмотря на то, что указанные транзисторы явно не снабжены диодно-конденсаторными цепочками для коррекции фронтов переключения (следовательно, цепочка конденсатор 20 - диод 16 участвует 16 коррекции передних фронтов напряжений.транзисторов 3 и 2 при разряде и заряде конденсатора 20 соответственно, а цепочка конденсатора 21, диод 18 - транзисторов 4 и 1 при разряде и заряде конденсатора 21.

Напряжение на запертых транзисторах и 4 равно Е gj( , а на транзисторах 1 и 2 при отсутствии дрогселя фильтра 12 равно приведенному к первичной обмотке трансформатора 6 удвоенному значению выходного напряжения вьш учетом потерь во вторичной цепи. Однако при наличии дросселя фильтра 12 с приведенной к первичной стороне индуктивностью L оно уменьшается на коэффициент об , равный

LS + Ь„

Ь tp

Так при ,5 на транзисторах Г и 2 гарантируется напряжение не более Е . Кроме того, оно может быть ограничено известным способом с помо щью диодов 22, 23, показанными на фиг, 1 пунктиром.

Таким образом, в предложенном пре образователе исключены разрядные резисторы, на которых теряется значительная мощность, соизмеримая с общими потерями в преобразователе, а также потери в силовых транзисторах от токов перезаряда конденсаторов, причем энергия перезаряда конденсаторов практически полностью передается в нагрузку преобразователя, и следовательно, КПД преобразователя повышается.

Формула изобретения

1, Регулируемый двзгхтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий накопительный дроссель, первый вывод которого присоединен к первому входному вы

10

15

20

25

30

35

40

45

воду, второй вывод подключен к кол-лекторам первого и второго силовых транзисторов, в эмиттерные цепи которых включены первые и вторые первичные полуобмотки трансформатора, вторичные полуобмотки которого соединены через выпрямитель и фильтр с выходными выводами, при этом эмиттерные цепи первого и второго силовых транзисторов соединены соответственно с коллектором третьего и четвертого силовых транзисторов, эмиттеры которых присоединены к второму вхо,- ному выводу, первый и второй комму- тирущие диоды, включенные соответственно между коллекторами третьего и четвертого силовых транзисторов и первым входным выводом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, введен дополнительный транзистор, первый, второй, третий и четвертьй диоды, а также парвьй и второй конденсаторы, первые вьшоды которых присоединены к коллекторам соответственно третьего и четвертого силовых транзисторов, а вторые выводы к точке соединения соответстнекно первого, второго, третьего и четвертого диодов, образующих две последовательные цепи, включенные параллельно между первым входным выводом и эмиттером дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к коллекторам первого и второго силовых транзисторов.

2.Преобразователь по П , 1, отличающийся тем, что эьп1т теры первого и второго силовых транзисторов соедине ш соответственно через третий и четвертый коммутчрукщие диоды с вторым входньм выводом

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что первые и вторые первичные и вторичные полуобмотки трансформатора размещены соответственно на первом и втором сердечниках, магнитно не связанных между собой.

Т/2 Т/2

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вторичных источниках эле. и ктропитания. Цель - повышение КПД. Устройство содержит две пары силовых транзисторов 1-4, два коммутирующих диода 13, 14, накопительный дроссель 5, выходной трансфорь1атор 6. Введение двух конденсаторов 20, 21 и дополнительного транзистора 15 .позволяет исключить потери при переклю- 17. чении силовых транзисторов, причем энергия перезаряда конденсаторов 20, 21 практически полностью передается в нагрузку. Характер нарастания напряжения на запертом силовом транзисторе 1 или 2 является плавным, т.к. цепочка конденсатор 20 - диод 16 участвует в коррекции передних фронтов напряжений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л