Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1990 года по МПК H02M3/07 

ел

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания постоянноготока. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство состоит из включенных между входными и выходными выводами ячеек, каждая из которых состоит из последовательного соединенных транзисторного разрядного ключа 10, конденсатора 9 и разрядного диода 11. Между разноименными обкладками конденсаторов 9 смежных ячеек включен зарядный диод 12. Зарядный диод 12 первой ячейки подключен анодом через зарядный ключ к положительному входному выводу 1. Отрицательная обкладка конденсатора 9 последней ячейки соединена с общим выводом 18, к которому подключен анод диода 11 каждой, кроме последней, ячейки. Коллекторы ключей 10 соединены с выходным выводом 17. Каждая ячейка включает также фиксирующий диод 13, анодом соединенный с анодом диода 12, а катодом - с базой ключа 10, с одним выводом резистора 14 и с анодом дополнительно введенного диода 15. Катод диода 15 каждой ячейки соединен с коллектором дополнительно введенного транзисторного ключа 6, эмиттер которого соединен с общим выводом. Введение в каждую ячейку диода 15, а также ключа 6 и указанное подключение резистора 14 позволяют исключить статические потери во время заряда конденсаторов 9 от первичной сети на резисторах, а также исключить динамические потери, возникающие за счет протекания сквозного тока, путем гарантированного закрывания одних ключей при включении других. Кроме того, за счет возможности увеличения соп

Раг. /

анодом соединенный с анодом диода 12, а катодом - с базой ключа 10, с одним выводом резистора 14 и с анодом дополнительно введенного диода 15„ Катод диода 15 каждой ячейки соединен с коллектором дополнительно введенного транзисторного ключа 6, эмиттер которого соединен с общим вывот дом. Введение в каждую ячейку диода 15, а также ключа 6 и указанное подключение резистора 14 позволяют исключить статические потери во время заряда конденсаторов 9 от первичной

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

Цель изобретения - повышение КПД.

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

Преобразователь (фиг«1) содержит входной вывод (положительную входную шину) 1, входной вывод (отрицательную входную шину) 2, положительную выходную шину 3, отрицательную выходную шину 4, зарядный ключ 5, дополнительный ключ 6, конденсатор 7 фильтра и N ячеек 8, где N 2, 3,,.., каждая из которых состоит из конденсатора 9, разрядного ключа 10, эмиттер которого соединен с , положительной обкладкой конденсатора 9, а коллектор - с положительной выходной шиной 3, разрядного диода 11, кроме последней ячейки, катод которого соединен с отрицательной обкладкой конденсатора 9, а анод - с отрицательной выходной шиной 4, зарядного диода 12, катод которого соединен с положительной обкладкой конденсатора 9 последующей ячейки, а анод с отрицательной обкладкой конденсатора предыдущей ячейки, фиксирующего диода 13, катод которого соединен с базой разрядного ключа 10, а анод - с анодом зарядного диода 12, резистора 14, соединяющего базу с эмиттером разрядного ключа 10, диода 15, анод которого соединен с базой разрядного ключа 10, а катод - с коллектором дополнительного ключа 6, приче эмиттер дополнительного ключа 6 сое

сети на резисторах, а также исключить динамические потери, возникающие за счет протекания сквозного тока, путем гарантированного закрывания одних ключей при включении других. Кроме того, за счет возможности увеличения сопротивления перехода эмиттер - коллектор ключа 6 обеспечивается уменьшение базового тока разрядных ключей всех .ячеек устройства при токе нагрузки меньше максимального. 2 ил.

0

5

0

5

0

5

0

5

динен с отрицательной выходной шиной 4, положительная входная шина 1 через зарядный ключ 5 подключена к аноду зарядного диода 12 первой ячейки, отрицательная входная шина 2 соединена с отрицательной выходной шиной 4, кон денсатор 7 фильтра включен между положительной 3 и отрицательной 4 выходными шинами, а сопротивление нагрузки 16 подключено к выходным 17 и 18 выводам, образованным шинами 3 и 4 соответственно, причем входной вывод 2 и шина 4 объединены в общий вывод.

Преобразователь работает следующим образом

В момент времени (фиг.2а) под действием управляющего напряжения Unrip 5открывается зарядный ключ 5, в результате чего последовательно соединенные конденсаторы 9 всех N ячеек начинают заряжаться от первичной сети. Дополнительный ключ 6 в это время закрыт, так как его управляющее напряжение Uunnfeравно нулю (фиг.2б). Разрядные ключи 10 во всех ячейках также закрыты благодаря тому, что потенциал на базе каждого из них равен потенциалу на эмиттере. Полный заряд конденсаторов 9 осуществляется за время t,u В момент времени t.. (фиг.2а) зарядный ключ 5 закрывается. Через промежуток времени С,, необходимый для рассасывания избыточного заряда зз базе зарядного ключа 5, управляющее напряжение UUHBе(фиг.2б) включает дополнительный ключ 6, в результате чего напряжение на конденсаторах 9 всех ячеек через разрядные диоды 11, сопротивление перехода коллектор - эмиттер дополнительного ключа 6 и диоды 15 прикладывается к базам разрядных ключей 10, Под действием этого напряжения разрядные ключи 10 открываются и конденсаторы 9 всех ячеек через разрядные диоды 11 и переход эмиттер - коллектор разрядных ключей 10 в параллель разряжаются на конденсатор 7 фильтра и сопротивление нагрузки 16.

Через промежуток времени tp (фиг.26), определяемый требуемой степенью разряда конденсаторов 9, управляющее напряжение Uunp епринимает значение, равное нулю, в результате чего дополнительный ключ 6 и, следовательно, разрядные ключи 10 всех ячеек закрываются. Резисторы 14 предназначены для более быстрого и надежного закрывания разрядных ключей 10. Через промежуток времени Ј (фиг.2б), необходимый для рассасывания избыточного заряда в базе разрядных ключей 10 и их полного закрывания, под действием управляющего напряжения U unp. S происходит открывание зарядного ключа 5 и описанные процессы повторяются. Диоды 15 в каждой ячейке вводятся для предотвращения протекания тока через диоды 13 во время заряда конденсаторов 9 от первичной сети

Таким образом, высокий КПД преобразователя обеспечивается тем, что в нем отсутствуют статические потери во время заряда конденсаторов от первичной сети на резисторах 14 Кроме того, отсутствуют к динамические потери, вызванные протеканием сквозного тока, держки

ванного закрывания одних ключей при включении других.

В преобразователе имеется также возможность уменьшения базового тока разрядных ключей всех ячеек преобразователя при токе нагрузки меньше максимального посредством увеличения сопротивления перехода эмиитер - коллектор дополнительного ключа 6, что ведет к уменьшению потерь на уп-

так как в него введены за- и Јг с целью гарантиро

25

равление разрядными ключами, и, как следствие, к повышению КПД преобразователя.

5

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий

10 входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, транзисторный зарядный ключ, конденсатор фильтра, включенный между вы15 ходным и общим выводами и по меньшей мере две параллельно соединенные ячейки, каждая из которых состоит из конденсатора, транзисторного разрядного ключа, эмиттер которого сое20 динен с положительной обкладкой конденсатора, а коллектор - с выходным выводом, разрядного диода, кроме последней ячейки, катод которого соединен с отрицательной обкладкой конденсатора, а анод - с общим выводом, зарядного диода, катод которого соединен с положительной обкладкой конденсатора данной ячейки, а анод, кроме первой ячейки - с отрицательной обкладкой конденсатора предыдущей ячейки, фиксирующего диода, катод которого соединен с базой разрядного ключа, а анод - с анодом зарядного диода, и резистора, одним выводом соединенного с базой разрядного ключа, причем анод зарядного диода первой ячейки через зарядный ключ соединен с входным выводом, а отрицательная обкладка конденсатора по40 следней ячейки соединена с общим выводом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, введен дополнительный транзисторный ключ, а в каждую ячейку - дополнительный ди5 °Д причем в каждой ячейке свободный вывод указанного резистора соединен с эмиттером разрядного ключа, дополнительный диод анодом соединен с базой разрядного ключа, а катодом - с 0 коллектором дополнительного ключа, эмиттер которого соединен с общим выводом.

30

35

Риг. 2