Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1989 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках Бторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вьмислитсльноГг тех))ики.

Целью изобретения является повышение К11Д преобратовлтепя постоянного напряжения в постоянное, улучшение массогабаритных покпчателей и упрощение реобразова е.ч.п.

На фиг.1 представлена схема принципиальная электрическая предлагаемого преобразователя; на фиг.2-4- временные диаграммы работы преобразователя при различных коэффициентах заполнения иьтульсоп.

Цреобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит два трансформатора 1 и 2, первичные обмотки 3 и 4 которых соединены через

два транзистора 5 н 6 с входными выводами, размагничивающие обмотки 7 и 8 соединены через рекуперационные диоды 9 и 10 с входными выводами, выходные обмотки 11 и 12 соединены через два выпрямительных диода 13 и 14 и фильтр 15 с выходными выводами, перемагничивающие обмотки 16 и 17 образуют с дросселем 18 замкнутый контур, блок 19 управления. Временные диaгpa iмы работы преобразователя при различных коэффициентах заполнения импульсов обозначены позициями 20-28.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное работает следующим образом.

Управляющие импульсы поступают на

базы транзисторов 5 и 6 от блока 19

управления со сдвигом по фазе на 180 При открытом транзисторе 5 (6) энергия первичного источника передается в нагрузку через открытый транзистор 5(6), выпрямительный диод 13 (14) и фильтр 15. Если оба транзистора заперты, то в нагрузку через диод фильтра 15 поступает энергия, запасенная в индуктивности фильтра 15. Рассмотрим теперь процесс перемагни- чивания трансформаторов 1 и 2. В момент времени t (см.фиг.2) управляющим импульсом открывается транзистор 5, при этом к входной обмотке 11 трансформатора 1 прикладывается напряжение первичного источника и начинается процесс намагничивания сердечника трансформатора 1, т.е. магнитна индукция 25 и напряженность 26 магнитного поля в нем возрастают. На перемагмичивающей обмотке 16 наводится ЭДС, величина которой определяется отношением числа витков первичной 3 и перемагничивающей 16 обмоток. За счет этой ЭДС по цепи: обмотка 16 - дроссель 18 - обмотка 17 начинает протекать ток 24, за счет чего осуществляется размагничивание энергии в дросселе 18. В момент времени t, транзистор 5 закрывается, что приводит к запиран1по вьтрямительного диода 13, после чего напряжения на обмотках силового трансформатора меняют знак. Рекуперационный диод 9 открывается, начинается процесс раз- маг ничивания сердечника силового трансформатора 1, ток намагничивания которого замыкается по контуру: обмотка 7 - диод 9 - источник выходно

S

0

5

5 ,, „ 5

5

0

го напряжения - обмотка 7. Обратное напряжение, прикладываемое к первичной обмотке 3, зависит от соотношения числа витков первичной 3 и размагничивающей 7 обмоток. В то же время за счет ЭДС, наводимой в перемагничивающей обмотке 16, начинаются спад тока в дросселе 18 и процесс намагничивания сердечника силового трансформатора 1. Длительность этого этапа , зависит от соотношения тока намагничивания силового трансЛорма- тора 1 и тока дросселя 18, приведенных к размагничивающей обмотке 7. В момент времени t сумма этих токов становится равной нулю (что возможно лишь при отрицательном значении напряженности 26 магнитного поля) и рекуперационньп диод 9 закрывается. Дальнейшее изменение магнитного состояния сердечников силовых трансформаторов 1 и 2, а также дросселя 18 незначительно, так как определяется лишь наличием активного сопротивления перемагничивающих обмоток 16 и 17 и дросселя 18. В момент времени tj сигналом с блока 19 управления открывается транзистор 6. При этом во втором трансформаторе протекают процессы, аналогичные описанным для элементов первого трансформатора и наоборот.

I

Увеличение козсЬсЬициента заполнения приводит к увеличению длительности интервалов времени и t и сокращению интервала .,, когда практически отсутствует изменение магнитного состояния силовых трансформаторов 1 и 2. Начиная с некоторого значения коэффициента заполнения этот этап отсутствует (фиг.З), а в остальном процессы протекают аналогично описанным. Благодаря накоплению магнитной энергии в дросселе 18 при включенных транзисторах 5(6) и влиянию этого на процесс размагничивания сердечника силового трансформатора 1 (2), в схеме обеспечивается увеличение перепада индукций с увеличением коэффициента заполнения импульсов. Причем это увеличение происходит, в основном, за счет увеличения размагничивания в сторону отрицательных напряженнос- тей поля и поэтому с увеличением коэффициента заполнения петля пере- магничивания силовых трансформаторов

1 и 2 стаиппится псе более симметричHOJI .

При увеличении коэбЛициентя заполнения более 0,5 (сЬиг.Д) в течение некоторого времени оказываются включенными оба транзистора 5 и 6. При этом оба трансформатора передают энергию D нагрузку, и ток дросселя 18 увеличивается под действием суммы ЭДС, наводимых на перемагничивающих обмотках 16 и 17, Перепал индукции в сердечниках силовых трансЛорпа- торов 1 и 2 еце более упеличипяется и при максимальном коэффициенте за- полнения дос тигает 1 аксимального значения.

Анализ процессов перемагничивания (фиг.2-4) показывает, что при любом значении коэффициента заполнения ток в цепи взаимного перемагничивания: обмотка 16 - дроссель 18 - обмотка 1 является знакопостоянным, поэтому в предлагаемом устройстве отсутствует диод, который принципиально не- обходим при испбльзовании в цепи взаимного перемагничивания резистора Исключение указанньк элементов позволяет увеличить КПЛ преобразователя и упростить его схему. Л использова- ние для размагничивания сердечников силовых трансформаторов 1 и 2 энергии, накапливаемой в индуктивности дросселя 18 позволяет увеличить время этого перемагничиваиия под деистБием наибольшего напряжения, определяемого соотношением числа витков первичной 3(4) и размагничивающих обгюток 7(8) обмоток. Таким образом, при любом данном коэффициенте заполнения импульса перепад индукции в предлагаемом устройстве больше, чем в известных.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий два трансформатора, первичные обмотки каждого из которых подключены к входным выводам через транзисторы, базы которых подключены к выходам блока управления, выходные обмотки трансформаторов соединены через дна выпрямительных диода и фильтр с выходными выводами, а размагничиваюгще обмотки соединены через два рекупе- рационных диода с входными выводами, перемагничивакнцие обмотки трансформаторов , соединены согласно-последовательно, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, улучшения массогабаритных показателей и упрощения преобразователя, указанное соединение перемагничивающих обмоток осуществлено через вве- денньп1 дроссель.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель - повышение КПД, улучшение массогабаритных показателей и упрощение преобразователя. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит два трансформатора 1,2, первичные 3, 4 и размагничивающие 7, 8 обмотки каждого из которых соединены соответственно через транзисторы 5, 6 и рекуперационные диоды 9, 10 с входными выводами. Выходные обмотки 11, 12 трансформаторов 1, 2 соединены через выпрямительные диоды 13, 14 и фильтр 15 с выходными выводами. Сигналы с выходов блока управления 19 поочередно отпирают транзисторы 5, 6. Напряжение с выходных обмоток 11, 12 через выпрямительные диоды 13, 14 и фильтр 15 поступает на выход преобразователя постоянного напряжения в постоянное. Одновременно через перемагничивающие обмотки 16, 17 и дроссель 18 происходит взаимное перемагничивание трансформаторов 1, 2, при этом отсутствие диодов или резисторов в цепи взаимного перемагничивания повышает КПД преобразователя постоянного напряжения в постоянное. 4 ил.

/Л