Мостовой преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК H02M7/5387 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и ,. вычислитепъной техники.

Цель изобретения - повышение надежности мостового преобразователя постоянного напряжения путем упрощения схемы при индуктивном характе- JQ ре нагрузки.

На фиг. 1 приведена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы токов и напряжений на его элементах.J5

Мостовой преобразователь постоян- Hot io напряжения содержит первый 1 , втфрой 2, , третий 3 и четвертый 4 силовые ключи с двусторонней проводимостью, первый 5 и второй 6 вспо- 20 мо ательный диоды, конденсатор 7 и двухобмоточный трансформатор 8 тока с обмотками 9 и 10 и блок 11 управления силовыми ключами.

Рассмотрим работу устройства, пре- 25 небрегая током намагничивания трансформатора 8 тока и предполагая в качестве нагрузки индуктивного характера трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю. 30

Допустим, что ключи 1 и 4 замкнуты через них протекает ток i„ 10,

Напряжение на конденсаторе 7 в момент t, равно Е/(1 + -, ).

1-п

После переплюсовки напряжения между выходными выводами начинается интервал коммутации вентилей выпрямителя, присоединенного ко торичной обмотке трансформатора нагрузки, что эквивалентно на фиг. 1 закорачиванию обмотки трансформатора. При этом происходит резонансный заряд конденсатора до напряжения Е. Ток 1„ в диагонали моста снижается по косинусоидалъ- ному закону iд I0cosWt, а напряжение U о - по синусоидальному (фиг.2а)

- и„ -I,

с( + - ) sinurt: .

п

где

Н- - индуктивность рассеяния трансформатора нагрузки. Поскольку напряжение на конденсаторе в момент времени t2 достигло Е, то диод ключа 3 отпирается, и между

выходными выводами поддерживается

Е

напряжение U0 - до окончания вывода энергии из индуктивности Ls. На этом интервале ток 10 линейно спапри этом между выходными выводами приложено напряжение U 0 Очевидно через ключ 1 протекает ток i, I0 ( фиг.2б), а через ключ 4 i,4 1о (|+1/п) (фиг.2в), где п - коэффициент трансформации трансформатора 8 тока. В момент t0 по сигналу дф блока 1 1 управления ключ 4 размъг-ается, И конденсатор 7 начинает заряжаться

дает, диоды 5 и 6 открыты, следова- , , тельно к Обмотке 10 приложено напря- 35 жение -Е. Соответственно на обмотке 9 присутствует напряжение -Е/п которое через проводящие диод 5 и ключ 1 приложено к индуктивности рассеяния Ь5.Под действием этого напряжения (фиг.2а) происходит спад

Ч тока i0 ,оо нуля. На интервале t4 токи кличей равны нулю, а напряжение ключей 4 и 2 равно Е.

током iс 10( + ) Напряжение на

ключе 4 линейно возрастает по закону (1 + L- )- (фиг.2в) . ОдноИ s г о

+ - П

временно с линейным зарядом конденсатора 7 происходит линейное уменьшение напряжения между выходными выводами Ua Е - U с(1 + - ) при сохранении прежней величины и направления тока (фиг,2а). В момент t напряжение Uо между выходными выводами достигает нулевого значения, откуда легко определяется длительность интервала t .,- t

(Е/ТС(1 + }- У

Напряжение на конденсаторе 7 в момент t, равно Е/(1 + -, ).

1-п

После переплюсовки напряжения между выходными выводами начинается интервал коммутации вентилей выпрямителя, присоединенного ко торичной обмотке трансформатора нагрузки, что эквивалентно на фиг. 1 закорачиванию обмотки трансформатора. При этом происходит резонансный заряд конденсатора до напряжения Е. Ток 1„ в диагонали моста снижается по косинусоидалъ- ному закону iд I0cosWt, а напряжение U о - по синусоидальному (фиг.2а)

- и„ -I,

с( + - ) sinurt: .

п

где

Н- - индуктивность рассеяния трансформатора нагрузки. Поскольку напряжение на конденсаторе в момент времени t2 достигло Е, то диод ключа 3 отпирается, и между

выходными выводами поддерживается

Е

напряжение U0 - до окончания вывода энергии из индуктивности Ls. На этом интервале ток 10 линейно спа

Ч

тока i0 ,оо нуля. На интервале t4 токи кличей равны нулю, а напряжение ключей 4 и 2 равно Е.

В момент времени t4 отпираются ключи 3 и 2, и начинается запасение энергии в индуктивности рассеяния Ls. Токи ключей 3 и 2 линейно возрастают по закону (фиг.2г,д):

i-i

E-t bs

Длительность, фронта токов равна:

интервале протекают токи

С5

t t через

ь т

ключи

I

0. В момент 14 ключ З выключается, и начинается разряд конденсаic 10(-ф

тора 7 постоянным током

Далее все процессы повторяются.

Возвратные диоды ключей 1 и 2 необходимы в реальной схеме для вывода нергии тока намагничивания трансформатора 3 тока. Анализ диаграмм показывает, что в предлагаемом устройстве благоприятный характер переключения всех ключей моста, при этом схема устройства и логика управления проще, что повышает надежность мостового преобразователя постоянного напряжения .

Формула изобретения Мостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий первый и второй силовые ключи с двусторонней проводимостью, точка соединения коНо . to и

,

.(

5417386

торьпГ присоединена к первому выходному выводу, третий и четвертый силовые ключи с двусторонней проводимостью, точка соединения которых подключена к первому выводу конденсатора, блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, путем упрощения

Ю схемы преобразователя при индуктивном характер . нагрузки, введен двухобмоточный трансформатор тока и два вспомогательных диода, включенных последовательно между входными вывода-

15 ми, к одному из которых присоединен второй вывод конденсатора, при этом точка соединения двух вспомогательных диодов соединена через вторичную обмотку трансформатора тока с первым выводом конденсатора, который соединен через первичную обмотку трансформатора тока с вторым выходным выводом.N

20

L

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель - повышение надежности путем упрощения схемы преобразователя при индуктивном характере нагрузки. Мостовой преобразователь постоянного напряжения содержит силовые ключи с двусторонней проводимостью 1-4, первый 5 и второй 6 вспомогательный диод, конденсатор 7, двухобмоточный трансформатор 8 тока и блок 11 управления. При переключении силовых ключей 1,2 с некоторой задержкой по отношению к силовым ключам 3,4 индуктивный ток нагрузки заряжает конденсатор 7 и предотвращает совмещение на коммутирующемся силовом ключе 3(4) максимального рабочего тока и входного напряжения питания, при этом введение двухобмоточного трансформатора 8 тока позволяет рекуперировать избыточную энергию, запасаемую в индуктивности нагрузки, в источник входного напряжения в том же такте преобразования. 2 ил.