Однотактный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом значении тока Советский патент 1989 года по МПК H02M3/335 

й11 « 1

/ ;/-L

Т Т

й1 « 1

;/-L

г.г

г

.%

Т Т i:

f./

Сл

О

ю

фае.1

Изобретение отностся к электротехнике и может быть использовано в источниках DTOpHMiioro электропитания.

Цель изобретения - повышение надености и расширение области применения .

На фиг. 1 представлена схема одно тактного преобразователя постоянного напряжения с переключением при нулевом значении тока; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит входные 1.1 и 1.2 и выходные 2.1 и 2.2 выво- ды, переключатель 3, силовой трансформатор А с первичной 5 и вторичной 6 обмотками, первый 7, второй 8 и третий 9 диоды, первый 10, второй и третий 12 конденсаторы, узел 13 управления и дроссель 14.

К входным выводам 1,1 и 1.2 (фиг. подключены последовательно соединенные переключатель 3 и первичная обмотка 5 силового трансформатора 4, вторичная обмотка 6 которого соединена последовательно с дросселем 14, с первым конденсатором 10 и с первым диодом 7, а переключатель 3 соединен управляющим входом с выходом узла, i j управления, при этом третий конденсатор 12 подключен параллельно первому диоду 7, анод которого соединен с первым 2.1 выходным выводом, а его катод соединен через анод-катод второго диода 8 с вторым 2. 2. вьгходньп-i выводом, причем тредий диод 9 соеди- нен катодом с анодом переключателя 3 и анодом - с катодом переключателя 3, а между выходными выводами 2.1 и 2.2 подключен второй конденса- тор I1.

Третий конденсатор 12 имеет емкость, по крайней м.ере на порядок меньшую, чем емкость первого конденсатора 10 и не оказывает влияния на длительность и характер интервала передачи энергии.

Блок 13 управления может быть выполнен по одной из известных схем и обеспечивает на выходе управляющие импульсы постоянной длительности со скважностью не менее 2.

В качестве переключателя 3 может быть использован биполярный или по- левой транзистор.

Дроссель 14 может представлять собой как самостоятельное изделие.

0

0

5 .

5

0

5

так и просто участок монтажного провода.

Преобразователь работает следующим образом.

При замыкании переключателя 3 под действием импульсов управления (диаграмма 15, фиг. 2) с управления к первичной обмотке 5 силового трансформатора 4 прикладывается входное напряжение и через нее начинает протекать ток (диаграмма 16, фиг. 2), начинается ток и во вторичной обмотке 6, который через дроссель и первый диод 7 заряжает первый конденсатор 10. Из электротехники известно, что время заряда первого конденсатора 10 будет «jr-VL-C, где L - суммарная индуктивность дросселя 14 и рассеяния вторичной обмотки 6 силового трансформатора 4; С - емкость первого конденсатора 10. При этом ток вторичной обмотки 6 силового трансформатора 4 будет иметь синусоидальную форму, а ток первичной обмотки 5 будет отличаться от синусоидального на величину тока намагничивания силового транс- форт-iaTOpa 4.

Наличие третьего конденсатора 12 приводит к тому, что сразу после окон- окончания заряда первого конденсатора 10 его напряжение через третий конденсатор 12 и дроссель 14 прикладывается к вторичной обмотке 6 силового трансформатора 4, что приводит к компенсации тока намагничивания и протеканию тока через первичную обмотку 5 силового трансформатора 4 в обратном направлении, который замыкается через источник входного напряжения и третий диод 9. После компенсации тока намагничивания сигнал с узла управления переводит переключатель 3 в разомкнутое состояние. При разомкнутом переключателе 3 энергия нак зпленная первым конденсатором 10 через второй диод 8 передается в нагрузку и второй конденсатор N, выполняющий функции выходного фильтра.

При возникновении перегрузки по току (момент времени 18, фиг. 2) уменьшается выходное напряжение (диаграмма 17, фиг. 2) преобразователя и часть энергии, накопленной первьп конденсатором 10 за время замкнутого состояния переключателя 3, возвращается в источник входного напряжения через силовой трансформатор 4 и третий диод 9. При возникновении короткого замыкания (момент времени 19, фиг. 2) вся энергия за исключением потерь, переданная во вторичную обмотку силового трансформатора 4, рекуперируется назад в источник входного напряжения, не приводя к выходу из строя преобразователя.

Благодаря введенным третьему конденсатору 12 и третьему диоду 9 обеспечивается компенсация тока намагничивания силового трансформатора 4 и выключение переключателя 3 при нулевом значении тока, что снижает потери и повышает надежность преобразователя.

Кроме того, наличие третьего диода 9 обеспечивает возможность рекуперации энергии накопленной первым конденсатором 10 в источник входного напряжения при перегрузке по току и коротком замыкании, что также повышает надежность преобразователя.

Схема обеспечивает возможность работы нескольких преобразователей на общую нагрузку с суммированием их выходных мощностей, что обеспечивается незначительной перегрузкой и снижением выходных напряжений преобразователей до значения выходного напряжения преобразователя, у которого оно наименьшее. Указанная возможность существенно расширяет область применения преобразователя, позволяя использовать 1Его в системах питания с модульным наращиванием выходной мощности.

Кроме того, так как в каждый момент времени либо первый 7, либо второй 8 диоды находятся в состоянии проводимости, обратные напряжения, прикладываемые к ним, не превышают

0

5

o

5

0

5

0

значения выходного напряжения преобразователя, что повышает их надежность и позволяет использовать в качестве первого 7 и второго 8 диодов с незначительными допустимыми обратными напряжениями, в том числе диодов с барьером Шоттки, что также повьш1ает надежность устройства.

Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность и расширить область применения преобразователя.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом значении тока, содержащий подключенные к входным вьтодам последовательно соеди1генные переключатель и первичную обмотку силового трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно с дросселем, с первым конденсатором и с первым диодом, второй диод, второй конденсатор, подключенный между выходными выводами, .и узел управления, соединенный выходом с управляющим входом переключателя, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, в него введены третий конденсатор и третий диод, соединенный катодом с анодом переключателя, а анодом - с катодом переключателя, при этом третий конденсатор подключен параллельно первому диоду, анод которого соединен с первым выходным выводом, а его катод соединен через анод- катод второго диода с вторым выходным выводом.

IS

ппшппптппп.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности и расширение области применения. В схему введены третий конденсатор 12 и третий диод 9, причем конденсатор 12 подключен параллельно первому диоду 7, а диод 9 включен антипараллельно переключателю 3. Благодаря введению указанных элементов достигается полное размагничивание сердечника трансформатора в паузе управляющего сигнала, а также допускается работа преобразователя при длительных перегрузках выходной цепи. 2 ил.

{ AftllVH/V/l/l/VIV

181/9

Фм.1