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

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное с резонансным контуром в силовой цепи.

Целью изобретения является повышение КПД преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

На фиг. 1 изображена схема предложенного преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг. 2 - временные днаграммь напряжений, токов и потерь при рассогласовании частот- на фиг. 3 - конструк,ция трансформатора с Ш-образным маг- нитопроводом и регулируемой индуктивностью рассеяния с помощью дополнительного магнитопровода, установленного с возможностью осевого перемещения в междуобмоточном простран-CTBej на фиг. 4 - конструкция трансформатора с магнитопроводом кабельного типа и регулируемой индуктивностью рассеяния с помощью дополнитель. ного магнитопровода, установленного с возможностью осевого перемещения в междуобмоточном пространстве.

СП

to

) СО

к

Преобразователь постоянного напряения содержит трансформатор 1, поседовательно с первичной обмоткой которого включен ключевой элемент 2, соединенный с источником управляющего сигнала 3, а последовательно со вторичной обмоткой - выпрямительный диод 4 и конденсатор 5. Между первичной и вторичной обмотками трансформа- |Q тора 1 размещен дополнительный магии- топровод 6 с возможностью осевого перемещения в междуобмоточном пространстве. Первичная обмотка трансформатора 1 через ключевой элемент 2 j Подключена к входным выводам источника 7.

Трансформатор с регулируемой индуктивностью рассеяниясостоит из маг- нитопровода 8 (Ш-образного на фиг. 3 и кабельного типа на фиг. 4), на центральный стержень которого намотана, первичная 9 и вторичная 10 обмотки. Между первичной обмоткой 9 и вторичной обмоткой 10,размещен дополнитель- р ный резьбовой магнитопровод 6, установленный с возможностью осевого перемещения в междуобмоточном пространстве по резьбовой диэлектрической втулке 11.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное работает следующим образом.

В момент времени t О с источника управляющего сигнала 3 поступает сиг- нал, открывающий ключевой элемент 2, Напряжение источника постоянного напряжения 7 подается на первич- . ную обмотку трансформатора 1. Если напряжение U(. на конденсаторе 5 во время t О меньше преобразованного напряжения первичной обмотки U х M/L,, то диод 4 открывается, в результате чего протекает ток I, заряжающий конденсатор 5, здесь М и L - взаимная индуктивность обмоток и индуктивность первичной обмотки соответственно. Цикл заряда заканчивается, когда напряжение на конденсаторе 5 достигает преобразованного напряжения первичной обмотки UT,,T. ,«M/L, и диод 4 закрывается, В период. заряда ток первичной обмотки 1 от источника постоянного напряжения 7

30

55

изменяется одновременно с током вто

РИЧНОЙ обмотки I при Ij IS L,

где L и - индуктивность вторичной обмотки и индуктивность рас

|Qj

к, - р а- - . .

30

55

сеяния вторичной обмотки соответственно. Равенство частоты переключения ключевого элемента 2, управляемого от источника управляющего сигнала 3, с резонансной частотой колебательного контура, образованного индуктивностью рассеяния L s трансформатора 1 и емкостью конденсатора 5, и условие L/j предполагает, что в конце цикла заряда, т.е. когда ток втрричной обмотки Ij не проходит, ток I, первичной обмотки очень мал. В этот момент ключевой элемент 2 переходит в режим -размыкания. Поскольку замыкание и размыкание ключевого элемента 2 выполняется . когда ток Ij, проходящий через этот элемент, исключительно мал, то потери, связанные с конечным временем переключения нёидеального ключевого элемента, практически отсутствуют. Квант энергии эффективно передается от источника постоянного напряжения 7 через эффективную индуктивность рассеяния L трансформатора 1 для заряда конденсатора 5. I

В случае неравенства частоты переключения ключевого элемента 2 и резонансной частоты колебательного контура, например, когда резонансная частота колебательного контура более низкая чём частота переключения ключевого элемента 2 возникают динамические потери рассогласования, как показано на фиг. 1. Для устранения динамических потерь рассогласования колебательный контур, образованный индуктивностью рассеяния трансформатора 1 и емкостью конденсатора

5, настраивают в резонанс с частотой переключения ключевого элемента 5,

.изменяя индуктивность рассеяния L s тг ансформатора 1 путем перемещения дополнительного магнитопровода 6 в междуобмоточном пространстве. При перемещении дополнительного магнитопровода 6 в сторону удаления его из междуобмоточшзго пространства индуктивность рассеяния уменьшается и резонансная частота колебательного контура возрастает. При перемещении дополнительного магнитопровода 6 в сторону заполнения им междуобмоточного пространства индуктивность рассеяния L.5 возрастает и резонансная частота колебательного контура па- нижается.

51

Введение дополнительного магнито- провода В трансформатор преобразователя постоянного напряжения с резонансным контуром в силовой цепи обеспечивает повьшение КПД преобразователя за счет устранения динамических потерь рассогласования на ключевом элементе, возникающих из-за технологического разброса параметров элементов, образующих колебательный контур. Повышается технологичность изготовления преобразователя за счет снижения требований к точности изготовления конструктивных составляю1цих трансформатора и геометрического расположения обмоток, а также за счет упрощения регулировки преобразователя.

293726

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор с размещенными на центральном стержне магнитопровода первичной и вторичной обмотками, причем первичная обмотка через ключевой элемент подключена к входным выводам, а последовательно с вторичной обмоткой включены выпрямительный диод и конденсатор, отличающийс я тем, что, с целЕЬЮ повьшения КПД преобразователя , между первичной и вторичной обмотками трансформатора размещен по крайней мере один дополнительный магнитопровод, установленный с возможностью осевого перемещения в междуобмоточном пространстве.

10

15

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное с резонансным контуром в силовой цепи. Цель изобретения - повышение КПД. Преобразователь содержит трансформатор 1, последовательно с первичной обмоткой которого включен ключевой элемент 2, а последовательно с вторичной обмоткой - выпрямительный диод 4 и конденсатор 5. Между первичной и торичной обмотками трансформатора 1 размещен дополнительный подстроечный магнитопровод 6 с возможностью осевого перемещения в межобмоточном пространстве, что обеспечивает возможность точной настройки в резонанс параметров резонансного контура, образованного конденсатором во вторичной цепи и индуктивностью рассеяния вторичной обмотки трансформатора 1. Точное совпадение собственной частоты резонансного контура и частоты коммутации позволяет уменьшить динамические потери в ключевом элементе 2. 4 ил.

i

М

-Nтип

я

3 б л

3 6

в 8

9 б 1} Ю