Однотактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК H02M3/335 

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

Целью изобретения является повышение надежности однотактного преобразователя постоянного напряжения путем оптимизации траектории переключения си- ливого транзистора.

На фиг. 1 приведена электрическая схема однотактного преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - диаграммы токов и напряжений.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит силовой транзистор 1, узел 2 управления, трансформатор 3 тока с первичной 4 и вторичной 5 обмотками, силовой трансформатор 6 с первичной 7, вторичной 8 и дополнительной 9 обмотками, DLC-фильтр 10, выпрямитель 11 (диод), вспомогательный транзистор 12, первый 13, второй 14 и третий 15 резисторы, первый 16, второй 17 и третий 18 диоды, дроссель 19, первый 20 и второй 21 конденсаторы.

Преобразователь работает следующим образом.

Во время открытого состояния силового транзистора 1 энергия через первичную обмотку 4 трансформатора 3 тока, силовой трансформатор 6, дроссель 19 и выпрямительный диод 6 поступает на второй конденсатор 21, который благодаря резонансным свойствам, контура: вторая 8 обмотка силового трансформатора 6, дроссель19, выпрямительный диод 11, второй конденсатор 21, и наличию индуктивности DLC-фильтра 10 заряжается до напряжения, существенно превышающее номинальное выходное напряжение (диаграмма 22, фиг.2). При этом через первичную обмотку 7 силового трансформатора б, первичную обмотку 4 трансформатора 3 тока и силовой транзистор 1 протекает полуволна тока практически синусоидальной формы (диаграмма 23, фиг.2), под действием которого на второй 5 обмотке трансформатора 3 тока будет напряжение (диаграмма 24 фиг.2), которое из-за неидеальности трансформатора Зтока и условия равенства нулю среднего за период значения будет изменять знак до окончания полуволны синусоидального тока. Величину времени опережения можно регулировать подбором сопротивления второго резистора 14. Таким образом, на базе вспомогательного транзистора (диаграмма 25 фиг.2) постоянно будет присутствовать отпирающее напряжение, за исключением моментов от начала проводимости силового транзистора 1 до переполюсовки напряжения на

вторичной 5 обмотке трансформатора 3 тока, что будет обеспечивать ускоренное запирание силового транзистора 1 путем подачи на коллекторный переход запирающего напряжения с конденсатора 20 и запирающего напряжения с выхода узла 2 управления (диаграмма 25, фиг.2). После окончания полуволны синусоидального тока и запирания силового транзистора 1 заряженный второй

0 конденсатор 21 начинает разряжаться, заряжая конденсатор DLC-фильтра 10 и обеспечивая ток нагрузки.

При номинальном режиме работы к моменту очередного включения силового тран5 зистора 1 второй конденсатор 21 полностью заряжается на DLC-фильтр 10, а наличие на входе DLC-фильтра 10 диода препятствует его переполюсовке, что создает идентичность начальных условий в каждом такте

0 работы преобразователя.

В предлагаемом однотактном преобразователе постоянного напряжения благодаря последовательному колебательному контуру, образованному второй 8 обмоткой

5 силового трансформатора 6, дросселем 19, выпрямительным диодом 11 и вторым конденсатором 21 при открытом силовом транзисторе 1, через него проходит полуволна тока практически синусоидальной формы и,

0 следовательно, его переключение осуществляется практически при нулевом значении тока, что существенно снижает потери на переключение, соответствует оптимальной траектории переключения силового транзи5 стора 1 и, следовательно, повышает надежность устройства. При этом благодаря новым связям элементов и введенному третьему диоду 18 обеспечивается опережающая (до полного окончания тока) подача

0 запирающего напряжения на коллекторный переход силового транзистора 1. Это существенно сокращает время рассасывания и даже при нулевом токе коллектора обеспечивает надежное закрытие силового транзи5 стора 1. что приводит к повышению надежности предлагаемого преобразователя.

Формула изобретения Однотактный преобразователь посто0 янного напряжения, содержащий силовой транзистор, эмиттер которого подключен к первому входному выводу, база - к выходу узла управления, а коллектор соединен с вторым входным выводом через первичную

5 обмотку трансформатора тока и первичную обмотку силового трансформатора, вторичная обмотка которого связана через выпрямитель и DLC-фильтр с выходными выводами, вспомогательный транзистор, проводимость которого совпадает с проводимостью силового транзистора, базой подключен к первому выводу первого резистора, второй резистор, шунтирующий вторичную обмотку трансформатора тока, третий резистор, дополнительная обмотка силового трансформатора, первый конденсатор, первый и второй диоды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем оптимизации траектории переключения силового транзистора, введены дроссель, второй конденсатор и третий диод, включенный между коллектором силового и эмиттером вспомогательного транзистора, базо-эмиттерный переход которого шунтирован первым диодом, а коллектор присоединен к первому выводу

0

5

первого конденсатора, второй вывод которого подключен к базе силового транзистора и к первому выводу дополнительной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой соединен через второй диод с коллектором вспомогательного транзистора и с вторым выводом первого резистора, первый вывод которого подсоединен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока, второй вывод которой соединен через третий резистор с эмиттером вспомогательного транзистора, при этом вторичная обмотка силового трансформатора соединена с выпрямителем через дроссель, а вход DLC-фильтра шунтирован вторым конденсатором.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит силовой транзистор 1, 2 узел управления, трансформатор 3 тока, силовой трансформатор 6, ДНС-фильтр 10, выпрямитель 11, вспомогательный транзистор 12. При отпирании силового транзистора 1 по сигналу с узла 2 управления происходит заряд конденсатора 21 синусоидальным током через дроссель 19. На вторичной обмотке 5 трансформатора 3 тока возникает синусоидальный импульс тока, при этом до окончания импульса тока из-за неидеальности трансформатора 3 тока напряжение на втором резисторе 14 меняет полярность и отпирает вспомогательный транзистор 12, который через третий диод 18 и заряженный первый конденсатор 20 запирает коллекторный переход силового транзистора 1. При воздействии запирающего напряжения с выхода узла 2 управления силовой транзистор 1 ускоренно запирается, так как находится в ненасыщенном режиме. Выключение транзистора происходит практически при нулевом значении тока по оптимальной траектории. 2 ил.

2)

A A A t

24

АА

25

щ

s