Однотактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M3/337 

11

n lbjU:

o-h

сд

ел

to

СХ)

3.15

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения - повьппение КПД.

На фиг.1 приведена схема одно- тактного резонансного конвертора;, на фиг.2 - временные диаграммы его работы в установившемся режиме.

Конвертор содержит силовой транзистор 1, основной дроссель 2, последовательный резонансный LC-контур, образованный первым конденсатором 3 и дополнительным дросселем 4. Датчик длительности рабочего импульса выполнен в виде трансформатора тока 5, выход которого через узел запуска 6 соединен с управляющим входом транзистора 1. Возвратный диод 7 включен встречно-параллельно транзистору 1. Первичная обмотка силового трансформатора 8 включена последовательно в цепь резонансного контура на элементах 3 и 4. Вторичная обмотка силового трансформатора 8 через второй конденсатор 9 и выходной L-С-D-фильтр на элементах 10-13 подключены к выходным выводам преобразователя, К выходу полумостового транзисторного усилителя, образованного фильтруюрщми конденсаторами 12, 13 и транзисторами 14, 15 через резистор 16 и третий конденсатор 17 включена дополнительная обмотка трансформатора тока 54 Управляемый генератор тактовых импульсов 18 содержит усилитель ошибки рассогласования 19 и таймер 20. .Преобразователь работает следующим образом.

Появление напряжения на входных зажимах вызывает приотпирание силового транзистора 1, производимое узлом запуска 6 после задержки соизмеримой со временем заряда конденсатора 3. Начало протекания коллекторного тока вызывает лавинообразный процесс отпирания силового транзистора 1 с помощью токового трансформатора 5 и последующее поддержание его в насыщенном состоянии до окончания разряда конденсатора 3 Окончание прохождения полуволны тока вызывает синхронное выключение силового транзиотора, Затем начинается процесс заряда конденсатора 3 через входной дроссель 2, определяющий восстановление магнитного состояния сердечников трансформа

0

5

0

5

торон 5 и 8. Рабочая точка на магнитной характеристике силового трансформатора перемещается по симметричной петле гистерезиса, так как включение конденсаторов 3 и 9 последовательно с первичной и вторичной обмотками трансформаторов исключает какое-либо подмаг- ничивание.

Окончание заряда конденсатора 3 вызывает смеЯу направления тока в первичной обмотке трансформатора 5 и последуюр ее включение силового транзистора. Преобразователь входит в автогенераторный режим,

В установившемся режиме ошибка рассогласования уровней вторичного и опорного напряжений, усиленная схемой 19, поступает на вход таймера 20, который выполняет функции преобразователя напряжения в частоту, Выходной сигнал таймера поступает на управляющие входы транзисторов 14, 15. Управляюгдий сигнал вырабатываемый схемой управления усиливается и на обмотках токового трансформатора формируются запускающие тактовые импульсы, поступление которых вызывает отпирание силового транзистора преобразователя. Частота отпирания силового транзистора 1 определяется генератором тактовых импульсов 18, обеспечивающей стабильность выходного напряжения.

Поступление в момент времени t (фиг,2) тактового импульса вызывает начало рабочего интервала и отпирание силового транзистора, который Q до момента t находится в насыщенном состоянии, пропуская полуволну тока, длительностью определяемой параметрами резонансного LC-контура 3, 4, В течение рабочего интервала накопленная в конденсаторе 3 энергия через конденсатор 9 и сглаживаю- Е{ий. дроссель 1 1 поступает в нагрузку, происходит накопление энергии во входном дросселе 2.

В конце рабочего интервала напряжение на конденсаторе 3 меняет знак, который несколько перезаряжается посредством воздействия дросселя 4, I

В интервале, незначительная остаточная энергия дросселя 4 через возвратный диод 7 начинает заряжать конденсатор 3. Напряжение , коллек

0

5

5

0

5

тора транзистора

поддерживается пря5151

МО смещенным диодом 7 на уровне, близком if нулю.

Ток нагрузки поддерживается за счет энергии, накопленной в элементах фильтра 11, 12, 13. С целью обеспечения стабильности выходного напряжения схема управления регулирует дпитель- ность интервала времени между тактовыми импульсами (фиг.2).

Включение силового транзистора в нуле тока, а выключение и при нуле напряжения обеспечивает устранение коммутационных потерь, благодаря чему повышаются КПД.

Формула изобретения

1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий присоединенный к входным выводам через основной дроссель силовой транзистор, параллельно которому включена через первый конденсатор цепь первичной обмотки силового трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена через второй конденсатор и выходный L-C-D-фильтр к выходным выводам преобразователя, и блок управления, о т-

76

личаюиийся тем, что, с целью повьшения КПД, введены дополнительный дроссель, всзвратнь й диод, датчик дпительности рабочего импульса, а блок управления содержит управляемый генератор тактовых импульсов, причем дополнительный дроссель и датчик дпительности рабочего импульса включены последовательно в

цепь первичной обмотки силового трансформатора, а возвратный диод включен встречно-параллельно силовому транзистору.

2,Преобразователь по п. 1, о т личаюцийся тем, что,датчик дпительности рабочего импульса выгюлнен в виде трансформатора тока, выход которого подключен к управляющему входу силового транзистора.

3,Преобразователь по п. 2, отличающийся тем, что управляемый генератор тактовых импульсов

выполнен в виде таймера и транзисторного усилителя, выход которого через третий конденсатор подключен к дополнительной обмотке, введенной в трансформатор тока.

ЯГб

f

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, подключенный к входным выводам через основной дроссель 2. Параллельно силовому транзистору 1 включена цепочка из последовательно соединенных первого конденсатора 3, дополнительного дросселя 4 и первичной обмотки силового трансформатора 8, являющаяся последовательным резонансным L - C-контуром. При отпирании силового транзистора 1 по нему проходит полуволна тока синусоидальной формы, длительность которой определяется параметрами L - C-контура. Трансформатор тока 5 поддерживает силовой транзистор 1 в открытом состоянии. Стабилизация выходного напряжения преобразователя осуществляется с помощью управляемого генератора тактовых импульсов 18, регулирующего длительность закрытого состояния силового транзистора 1. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фие.2