Высокочастотный однотактный конвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M3/335 

Фиг, /

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным источникам электропитания, и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре, к которой предъявляются повышенные требования по электромагнитной совместимости и массо- габаритным характеристикам.

Цель изобретения - повышение КПД и улучшение электромагнитной совместимости с радиоэлектронной аппаратурой.

На фиг.1 приведена принципиальная схема высокочастотного однотактного конвертора; на фиг.2 - временные диаграммы работы конвертора; на фиг.З - конвертор с дополнительными выходными напряжениями.

Высокочастотныи однотактный конвер- тор содержит последовательно соединенные и подключенные к входным выводам 1 и 2 транзисторный ключ 3 и первичную обмотку транс форматора 4. вторичная обмотка которого через обратный диод 5 подключена к емкостному фильтру 6 и выходным выводам 7 и 8, диод 9, блок 10 управления, конденсатор 11 резонансного контура и дроссель 12.

Конвертор работает следующим образом.

В установившемся режиме с выхода блока 10 управления на вход транзисторного ключа 3 поступают управляющие импульсы Uynp(t), следующие, с периодом Т и длительностью tu. В момент времени to с приходом очередного импульса транзисторный ключ 3 отпирается, ток через него 1к(1) и ток во вторичной обмотке трансформатора 4 возрастают по синусоидальному закону, определяемому последовательным резонансным контуром, образованным ин- дуктивностями рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора 4 и конденсатором 11, напряжение на котором Ucp(t) также возрастает.

Под действием этого напряжения обратный диод 5 заперт. Одновременно с зарядом конденсатора 11 происходит его частичный разряд током дросселя 12. протекающим по цепи: дроссель 12, конденсатор 11, емкостной фильтр 6 и нагрузка, подключаемая к выходным выводам 7 и 8. Из-за наличия данного разрядного тока максимум напряжения на конденсаторе 11 не соответствует моменту времени ti, в который ток lK(t) последовательного резонансного контура достигает нулевого значения. В момент времени ti ток в первичной обмотке трансформатора 4 меняет знак, отпирается диод 9, часть энергии, запасенной в индуктивности рассеяния обмоток трансформатора 4, возвращается в источник питания. В момент времени 2 напряжение на конденсаторе 11 уменьшается до значения, при котором разность напряжений на нем и

на нагрузке, пересчитанная в первичной обмотке трансформатора 4, равна напряжению источника питания. При этом диод 9 запирается, напряжение на транзисторном ключе 4 икэ(т) возрастает и в момент

времени t3, когда конденсатор 11 полностью разряжен, достигает значения

Укэ (ta) UH - - где wi,w2 - числа витков

W2

первичной и вторичной обмоток трансформатора 4. По окончании разряда конденсатора 11 ток дросселя 12 течет через отпирающийся при этом обратный диод 5. Напряжение емкостного фильтра 6 приложено к вторичной обмотке трансформатора

4 и размагничивает его сердечник. Далее описанные процессы повторяются.

Остаточный ток на диаграмме к(т) при выключенном транзисторном ключе 3 обусловлен влиянием его коллекторной емкости.

На частотах более 300 кГц наличие диода 9 необязательно вследствие малой ,цлитель- ности интервала времени ti-t2, в течение которого обратный ток последовательного резонансного контура возрастает незначительно.

Работа конвертора при наличии дополнительных выходных обмоток аналогична. Протекание тока в дополнительных обмотках трансформатора 4 начинается на интервале t2-t3, когда обратные напряжения на них увеличиваются до значения напряжений на соответствующих дополнительных емкостных фильтрах 13 и 14.

Изменяя частоту следования импульсов

Uynp(t) с выхода блока 10 управления при постоянной их длительности, соответствующей полупериоду колебания резонансного контура, можно регулировать выходное напряжение. Обеспечиваемая при этом бестоковая коммутация транзисторного ключа 3 устраняет динамические потери в нем и помехи в его силовой цепи. Синусоидальный характер нарастания тока через транзисторный ключ 3 позволяет применить для

управления им импульсы синусоидальной формы (пунктир на диаграмме Uynp(t)), исключив возникновение высокочастотных помех в цепи управления. Поскольку в обратном диоде 5, шунтированном конденсатором 11, также исключено возникновение высокочастотных помех, обеспечена более высокая электромагнитная совместимость с питаемой радиоэлектронной аппаратурой. Более высокий КПД обусловлен

снижением потерь мощности в трансформаторе и в конденсаторе резонансного контура, Снижение потерь в трансформаторе обусловлено его работой с малым током подмагничивания. Потери в дросселе невелики, так как он рассчитан на малые пульсации тока. При этом суммарные потери в трансформаторе и дросселе меньше, чем в трансформаторе известного конвертора.

Формула изобретения Высокочастотный однотактный конвертор, содержащий последовательно соединенные и подключенные к входным выводам транзисторный ключ и первичную

обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого через обратный диод подключена к емкостному фильтру и выходным выводам, диод, шунтирующий транзисторный ключч вход которого подключен к выходу блока управления, и конденсатор, образующий резонансный контур, с индуктивностью рассеяния обмоток трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и улучшения электромагнитной совместимости с радиоэлектронной аппаратурой, введен дроссель, подключенный параллельно вторичной обмотке трансформатора, а обратный диод шунтирован конденсатором резонансного контура.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным источникам питания. Цель изобретения - повышение КПД и улучшение электромагнитной совместимости с радиоэлектронной аппаратурой. Конвертор содержит транзисторный ключ 3, трансформатор 4, блок управления 10. Введение дросселя 12, подключенного параллельно вторичной обмотке трансформатора 4, и подключение конденсатора 11 способствуют образованию с индуктивностями рассеяния трансформатора 4 последовательного резонансного контура. Ток через ключ 3 имеет синусоидальную форму, исключая возникновение высокочастотных помех. Изменяя частоту следования импульсов управления, можно регулировать выходное напряжение. 3 ил.

фаг.. 2

Фиг. 3