Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/337 

нх

и

-/

Ј

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - упрощение конструкции преобразователя. Первичная обмотка 9 выходного трансформатора 8 подключена к выходу коммутатора на транзисторах 1 и 2 через первичную обмотку 6 трансформатора 3 тока и дроссель 14 насыщения. Выход коммутатора шунтирован конденсатором 8 При выключении транзисторов 1 и 2 происходит перезаряд конденсатора 7, напряжение на них плавно нарастает, что уменьшает динамические потери. Потери при включении транзисторов 1 и 2 снижены благодаря ограничению тока силовой цепи дросселем 14 насыщения. Переключение транзисторов 1 и 2 происходит при выходе сердечника трансформатора 3 тока из насыщения 2 ил

о ел

00

со ю J

Фиг. i

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

Цель изобретения - упрощение преобразователя.

На фиг.1 приведена схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Преобразователь содержит коммутатор с силовыми транзисторами 1 и 2, трансформатор 3 тока с вторичными обмотками 4, 5 и первичной обмоткой 6. Конденсатор 7 подключен к выходу коммутатора. Выходной трансформатор 8 имеет первичную 9 и вторичную 10 обмотки. Выпрямитель 11 и дроссель фильтра 12 подключают обмотку 10 к нагрузке 13.

Дроссель 14 насыщения включен между выводом первичной обмотки 9 выходного трансформатора и средней точкой источника питания. Обмотки 4-6 трансформатора 3 тока включены таким образом, чтобы обеспечивалась положительная обратная связь по току нагрузки. Дополнительные обмотки (фиг.1, штрих-пунктир) и резистор предназначены для обеспечения работы преобразо- вателя только на холостом ходу. Дополнительные обмотки в номинальном режиме работы (начиная с н 0,1 i нмакс) не оказывают влияния на работу преобразователя.

Преобразователь работает в режиме автоколебаний. В исходном состоянии (до момента to) транзистор 1 открыт, дроссель 14 насыщен, напряжение на конденсаторе 7 и первичной обмотке 9 равно +Е/2, ток в диагонали полумоста Iwg - н п , ток намагничивания переключающего трансформатора 3 равен

(1п-1в1)« нп, где 1н - ток нагрузки;

/ Wio - коэффициент трансформации силового трансформатора 8,

1б1 - приведенный ток базы.

В момент to трансформатор 3 насыщается, транзистор 1 закрывается, трк коллектора ответвляется в конденсатор 7. При соответствующем выборе конденсатора 7 напряжение на коллекторе транзистора за время его выключения существенно не из менится, потери в транзисторе отсутствуют. В интервале t0-ti конденсатор 7 разряжается практически постоянным (поскольку ток нагрузки хорошо сглажен)током нагрузки Iw9 nl н по цепи первичная обмотка б - первичная обмотка 9 -дроссель 14 насыщения. Ток в диагрнали полумоста имеет прежнее направление, поэтому дроссель 14 и трансформатор 3 остаются насыщенными.

-

Переходы база-эмиттер транзисторов 1.2 закрыты, весь ток нагрузки протекает по обмотке 9, поэтому рабочая точка трансформатора 3 переходит в область глубокого на5 сыщения. Следовательно. выход трансформатора 3 в активный режим возможен только при Iwg -0 (дифференцирующий трансформатор).

В момент ti, когда напряжение на кон10 денсаторе 7 достигает нуля, возникает ЭДС самоиндукции дросселя 12 в полярности. открывающей все диоды выпрямителя 11. Ток нагрузки, поддерживаемый дросселем 12, переводится в цепь выпрямителя, минуя

15 обмотки трансформатора 8, напряжения на которых равны нулю. Дроссель 12, нагрузка 13 и трансформатор 8 замыкаются накоротко выпрямителем. Ток iwg в диагонали полумоста уменьшается, что приводит к

™ выходу из насыщения дросселя 14 и к образованию колебательного контура Li-iC. В ходе колебательного процесса конденсатор 7 заряжается синусоидально снижающимся током. Полярность тока iwg остается прежней, чем обеспечивается насыщенный режим трансформатора 3.

В момент t2 напряжение на конденсаторе 7 достигает значения -Е/2. а ток контура (равный току iwg ) - нулевого значения. Трансформатор 3 выходит из насыщения, на его обмотках формируются ЭДС. транзистор 2 открывается. Потери на включение в транзисторе отсутствуют, так как напряже,- ние и ток коллектора близки к нулю. Колебательный процесс в контуре срывается. В интервале к дросселю 14 приложено напряжение -Е/2; ток коллектора и напряжения на обмотках трансформатора 8 близ п ки нулю. Транзистор 2 открыт за счет

энергии, накопленной в трансформаторе 3.

Ток коллектора достигает установившегося

значения iHn при насыщении дросселя 14.

При изменении сопротивления нагруз45 ки 13 длительность интервалов to ti-t2 изменяется, так что к моменту включения транзистора конденсатор 7 всегда заряжен до направления +Е/2. Например, уменьшение тока нагрузки увеличивает длительность to-ti, так как конденсатор 7 разряжается медленнее. Интервал trt2 при этом также возрастает, так как при меньшем токе нагрузки индуктивность дросселя 14 насыщения повышается. Оптисс мальный для коммутации транзисторов перезаряд конденсатора 7 осуществляется в два этапа. На первом этапе конденсатор 7 разряжается током нагрузки, благодаря действию дросселя фильтра 12. На втором этапе конденсатор 7 заряжается током ко

25

30

50

лебательного контура, образованного им и дросселем 14 насыщения. При изменении нагрузки длительность обоих этапов изменяется первого за счет изменения разрядного тока конденсатора, второго за счет изменения средней индуктивности дросселя 14 насыщения и частоты колебательного контура. Включение очередного транзистора происходит в момент выхода в активный режим переключающего трансформатора, что соответствует полному перезаряду конденсатора 7. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, содержащий коммутатор с транзи

сторами и выходной трансформатор пер винная обмотка которого подключена к выходу коммутатора через последовательно соединенные дроссель насыщения и первичную обмотку трансформатора тока, вторичная обмотка выходного трансформатора через выпрямитель и дроссель фильтра соединена с выходными выводами, а выход коммутатора шунтирован конденсатором, отличающийся тем. что, с целью упрощения, выполнен с двумя вторичными обмотками, соединенными с управляющими входами транзисторов коммутатора