Однотактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 

Via.l

U

1

SD UD Ю СП

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

Цель изобретения - повьшение на- дежности путем упрощения схемы пре- :Образователя напряжения

На фиг. 1 представлена принципиально-структурная схема однотактного импульсного преобразователя; на |фиг, 2 - кривые напряжений и токов в элементах преобразователя при за- пуске; на фиг. 3 - динамическая кри- |вая перемегничивания сердечника .тран |форматора тока; на фиг, 4 - устано-, вившаяся форма выходного тока i Трансформатора тока ; Однотактньш преобразователь пос- :тоянного напряжения содержит комму- Iтирующий транзистор 1, база-эмиттер- ный переход которого шунтирован обратным диодом 2, индуктивно-емкостный фильтр 3, состоящий из конденсатора 4 и дросселя 5, трансформатора б тока на сердечнике с нелинейной петлей перемагничивания, первичная обхчотка 7 которого включена в цепь тока конденсатора 4, вторичная обмотка 8 присоединена к управляющему перходу транзистора 1, а обмотка 9 управления - к узлу 10 управления, до- полнительньй конденсатор 11 индуктив но-емкостного фильтра 3„

Однотактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом

При замыкании ключа К на вход преобразователя подается напряжение от первичногх) источника Г фиг о 1 }. При этом происходит заряд выходного конденсатора 4 индуктивно-емкостного фильтра 3. На фиг. 2а показано напряжение Uc на конденсаторе 4, а на

фиг. 26 - ток i конденсатора 4.

На первом этапе запуска происходит заряд конденсатора 4 индуктивно- емкостного фильтра 3 при запертом коммутирующем транзисторе 1. При этом рабочая точка на фиг. 2а, б и фиГо 3 перемещается в интервалах от О до 1. Так как 0, трансформатор 4 тока своей обмоткой 8 запирает вход транзистора 1„

На втором этапе запуска ток i, в первичной обмотке трансформатора тока начинает уменьшаться (dii/dt 0) при этом приоткрьюается коммутирую0

5

0

j

5

0

щий транзистор 1, и это-вызьшает еце большее уменьшение тока i , так как ток i 2 дросселя 5 .не может измениться мгновенно. Поэтому в точке 12 fфиг.2б ) происходит лавинное изменение тока . Устанавливаются устойчивые автоколебания по предельному циклу кривой перемагничивания (фиг.З) сердечника трансформатора 6 тока.

Процесс переключения транзистора 1 происходит следующим образом.

Выходной ток i трансформатора 6 тока (фиг.4) имеет нелинейную форму благодаря нелинейности петли перемагничивания сердечника трансформато-: ра 6 тока (фиг.З). Эту форму следует считать благоприятной для управления коммутацией с минимальньми потерями мощности - При. перёмагничивании сердечника с изменением индукции от + BMQK.C до накс транзистор 1 открыт. Ток его базы if уменьшается от максимального значения. При насыщении сердечника трансформатора 6 тока ток базы i уменьшается с большей скоростью и это подготавливает транзистор 1 к переключению, которое осуществляется реверсом тока базы i. Формированное запирание транзистора 1 происходит за счет энергииj накопленной в насьпценном сердечнике трансформатора 6 тока в точке 13 (фиг 2 и 3).

При перёмагничивании сердечника трансформатора 6 тока от -Риацс. ДО

О

5

0

5

+В

MQKC

(фиГоЗ) транзистор I заперт. При этом 1, iq к перемагничивание осуществляется за счет энергии, накопленной в дросселе 5 фильтра 3. Так как в этом интервале времени ток дросселя 5 уменьшается, при насыщении сердечника трансформатора 6 тока в конце обратного хода насту- , пает момент, когда его индукция В начинает уменьшаться Это вызывает лавинообразный процесс включения транзистора 1.

Таким образом, однотактный преобразователь постоянного напряжения обеспечивает легкий запуск и устойчивые автоколебания при подаче входного напряжения. Трансформатор 6 тока, в отличие от трансформаторов тока других известных однотактных импульсных преобразователей, перемаг- ничивается по симметричному циклу и может использовать сердечник с пря-- моугольной петлей намагничивания.

В схеме (фиг.Оможет быть осуществлено .управление как длительностью импульса, так и длительностью паузы .коммутации транзистора 1 при устойчивых автоколебаниях путем создания дополнительной нагрузки трансформатору 6 тока в этих интервалах времени через обмотку 9 управлениа. Возможно также управление с помощью хронирующих импульсов, подаваемых на обмотку 9 управления после запуска преобразователя, когда появляется напряжение на его выходах.

В схеме (фиго) возможно осуществлять срыв автоколебаний и запуск преобразователя через трансформатор 6 тока с гальванической развязкой сигнала управления. Схема нечувствительна к изменению напряжения питания.

Часто имеет место избыточность тока i конденсатора 4, необходимог о для управления транзистором 1, что приводит к отклонению от оптимальных режимов, поэтому на выходе фильтра 3 может быть включен дополнительньш конденсатор Ю (на фиг, 1 показан пунктирной линией).

Таким образом, предлагаемый од- нотактный преобразователь постоянного напряжения может быть использован при создании недорогих, надежных и экономичных источников вторичного электропитания при вклюгченин между

вьходом преобразователя и нагрузкой, например, диодно-индуктивно-конден- саторного фильтра или трансформатора.

Формула изобретения

- 1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий коммутационный транзистор, эмиттер которого подключен к первому входному выводу, коллектор - к первому выходному выводу а управляющий переход, шунтированный обратным диодом, присоединен к вторичной обмотке 5 трансформатора тока, управления которого подключена к узлу управления, индуктивно-емкостньй фильтр, дроссель которого вклгочен между вторым входным и вторым нькод- Q ным выводом, присоадиненны - к первому вьгооду конденсатора, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повьт- шения надежности путем упрощения схемы, трансформатор тока ьшолнан 25 на сердечнике с нелинейкой петлей перемагничивания, а его первичная обмотка включена между вторым выводом конденсатора и первым входным в ьт одомо

30 2. Преобразователь по п.К о - л и ч а ю щ и и с я тем, что индуктивно-емкостный фильтр содержит дополнительный конденсатор, включенный между первым входным и вторым ныход- . ным выводами.

О

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано при проектировании вторичных источников питания. Цель - повышение надежности путем упрощения схемы, Устр-во содержит коммутирующий транзистор 1, база-эмиттерный переход которого за- шунтированный обратным диодом, подключен к вторичной обмотке 8 трансформатора 6 тока, первичная обмотка 7 которого включена в цепь протекания тока конденсатора 4. Выходной ток трансформатора 6 тока имеет нелинейную форму. При насьадении сердечника трансформатора 6 тока ток базы коммутирующего транзистора 1 уменьшается с большой скоростью. Форсированное запирание коммутирующего транзистора 1 происходит за счет энергии, накопленной в насыщенном сердечнике трансформатора 6 тока, который перемагничивается по симметричному циклу с прямоугольной петлей гистерезиса. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.

Uc .- Л

ч

F,

п

паке