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

14 СО

to

О) 00 00

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

Цель изобретения - повышение надежности однотактного преобразователя постоянного напряжения путем оптимизации траектории переключения транзисторного ключа.

На фиг.1 приведена электрическая схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит транзисторный ключ 1, первичную обмотку 2 силового трансформатора 3, вторич тически синусоидальной формы (фиг.2, диаграмма. 18), по окончании которой с базы управляющего электрода транзисторного ключа снимается открьшаю- щее напряжение. Начинается разряд конденсатора 9 через первичную обмотку 7 трансформатора 8 тока и DLC- фильтр 11 в нагрузку, подключаемую к 1Q выходным выводам преобразователя

(фиг.2 диаграмма 17). При прохождении зарядного тока конденсатора 9 напряжение, наводимое на вторичной обмотке 12 трансформатора 8 тока, шун- 15 тируется диодом 15, а при прохождении разрядного тока - прикладьшает- ся через диод 13 к переходу коллектор-база транзисторного ключа 1, приводя к его форсированному запиранию. ная обмотка 4 которого соединена пос- 20 Подбором номинала резистора 14 выби- ледоватепьно с дросселем 5, выпрями- рается необходимое значение напря- тельиым диодом 6, первичной обмоткой жения, прикладываемого к переходу кол- 7 трансформатора 8 тока и конденсато- лектор - база транзисторного ключа 1. ром 9, которые образуют последователь- При номинальном режиме работы к ный резонансный контур 10, DLC-фильтр 5 моменту очередного включения тран- 11, выходом соединенный с выходными зисторного ключа 1 конденсатор 9 последовательного резонансного контура 10 полностью разряжается на DLC- фильтр 11, а на входе DLCвыводами, а входом подключенный параллельно последовательно соединенным конденсатору 9 и первичной обмотке 7

трансформатора 8 тока, первый вывод 30 фильтра 11 диода препятствует его вторичной обмотки 12 которого соеди- переполюсовке, что создает идентичней с базой транзисторного ключа 1, а ность начальных условий в каждом так- второй вьшод через первый диод 13 соединен с коллектором транзисторного

те работы преобразователя.

Таким образом, благодаря тому.

Таким образом, благодаря тому.

ключа 1. При этом резистор 14 подклю- 35 что конденсатор 9 и дроссель 5 обраЧен параллельно второму диоду 15,анод которого соединен с базой транзисторного ключа 1, а катод - с анодом первого диода 13. Генератор 16 управляющих импульсов выходом соединен с ба- 40 ЗОЙ транзисторного ключа 1.

Преобразователь работает следуюшдм образом.

зуют последовательный резонансный контур с соединенными с ними последовательно вторичной обмоткой 4 силового трансформатора 3, выпрямительным диодом 6 и первичной обмоткой 7 трансформатора тока 8, при открытом транзисторном ключе 1 через него проходит полуволна тока практически синусоидальной формы и, следовательно.

зуют последовательный резонансный контур с соединенными с ними последовательно вторичной обмоткой 4 силового трансформатора 3, выпрямительным диодом 6 и первичной обмоткой 7 трансформатора тока 8, при открытом транзисторном ключе 1 через него проходит полуволна тока практически синусоидальной формы и, следовательно.

Б момент открытого состояьшя трак- 5 его переключение осуществляется прак50

зисторного ключа 1 энергия через силовой трансформатор 3 и выходную обмотку 4, дроссель 5, выпрямительный диод 6 и первичную обмотку 7 трансформатора В тока поступает на конденсатор 9, который благодаря резонансным свойствам контура 10 и наличию индуктивности DLC-фильтра 11 заряжается до напряжения, существенно превышающего номинальное выходное напря- с жениео(фиг.2, диаграмма 17). При этом через первичную обмотку 2 силового трансформатора 3 и транзисторный ключ 1 протекает полуволна тока практически при нулевом значении тока, что существенно снижает потери на переключение, позволяя повысить частоту преобразования, и увеличивает надежность работы, полностью соответствуя области безопасной работы транзисторного ключа.

При автоматическом форсированном запирании транзисторного ключа по окончании импульса тока через него, обеспечиваемом трансформатором 8 тока, диодами 13 и 15 и резистором 14, сокращается время его выклю- .

4326882

тически синусоидальной формы (фиг.2, диаграмма. 18), по окончании которой с базы управляющего электрода транзисторного ключа снимается открьшаю- щее напряжение. Начинается разряд конденсатора 9 через первичную обмотку 7 трансформатора 8 тока и DLC- фильтр 11 в нагрузку, подключаемую к 1Q выходным выводам преобразователя

(фиг.2 диаграмма 17). При прохождении зарядного тока конденсатора 9 напряжение, наводимое на вторичной обмотке 12 трансформатора 8 тока, шун- 15 тируется диодом 15, а при прохождении разрядного тока - прикладьшает- ся через диод 13 к переходу коллектор-база транзисторного ключа 1, прифильтра 11 диода препятствует его переполюсовке, что создает идентич ность начальных условий в каждом т

те работы преобразователя.

Таким образом, благодаря тому.

что конденсатор 9 и дроссель 5 обр

зуют последовательный резонансный контур с соединенными с ними последовательно вторичной обмоткой 4 силового трансформатора 3, выпрямительным диодом 6 и первичной обмоткой 7 трансформатора тока 8, при открытом транзисторном ключе 1 через него проходит полуволна тока практически синусоидальной формы и, следовательно.

его переключение осуществляется прак0

с

тически при нулевом значении тока, что существенно снижает потери на переключение, позволяя повысить частоту преобразования, и увеличивает надежность работы, полностью соответствуя области безопасной работы транзисторного ключа.

При автоматическом форсированном запирании транзисторного ключа по окончании импульса тока через него, обеспечиваемом трансформатором 8 тока, диодами 13 и 15 и резистором 14, сокращается время его выклю- .

чения, что также увеличивает надежность устройства и позволяет повысить частоту преобразования за счет снижения потерь на переключение и исключения возможности насыщения силового трансформатора. К повьплению надежности приводит и то, что режимы работы элементов при установившемся номинальном режиме и при пуске одинаковы, т.е. отсутствует режим пуска. Кроме того, ввиду переключения транзисторного ключа при практически нулевом токе существенно снижается уровень излучаемых преобразователем помех, следовательно упрощается решение задачи их подавления, а за счет минимальных потерь на переключение повышается КПД.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ, база которого подключена к выходу генератора управляющих импульсов и к первому выводу резистора, а коллектор соединен через первичную обмотку силового трансформатора с первым входным выводом, DLCфильтр, выход которого присоединен к выходным выводам, а вход подключен к первым выводам выпрямительного диода и вторичной обмотки силового Трансформатора, первый и второй диоды, трансформатор тока, конденсатор и дроссель, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем оптимизации траектории переключения транзисторного ключа, эмиттер транзисторного ключа присоединен к второму входному вьшоду, а база соединена с коллектором транзисторного ключа через

последовательную цепь, состоящую из первого и второго диодов, точка соединения которых подключена к второму вьшоду резистора, второй вывод вторичной обмотки силового, трансформатора

соединен через дроссель с вторым выводом выпрямительного диода,первый вывод которого соединён через последо- ват-шьную цепь из первичной обмотки трансформатора тока и конденсатора с

первым выводом вторичной обмотки силового трансформатора при этом вторичная обмотка трансформатора тока : включена ежцу базой транзисторного ключа и точкой .соединения первого и

второго диодов.

Изобретение относится к электротехнике и.может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вы- числите/1ьной техники. Цель - повыгаение надежности путем оптимизации траектории переключения транзисторного ключа. Источник 16 управляющих импульсов формирует сигнал управления транзисторного ключа I, при включении которого происходит колебательный процесс в контуре, образованном дросселем 5 и конденсатором 9. После заряда конденсатора 9 от обмотки 4 трансформатора 3 начинается процесс разряда конденсатора 9 через DLC- фильтр 11 на нагрузку и одновременно подается смещение на коллекторный переход транзисторного ключа 1 с помощью вторичной обмотки 12 трансфор- , матора тока 8 для ускорения процесса ifi запирания транзисторного ключа 1.Введение дополнительного резонансного звена 10 позволяет оптимизировать траекторию переключения транзистор- , ного ключа 1. 2 ил. (Л