Полумостовой преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах вторичного электропитания и является усовершенствованием изобретения по авт.св. М: 1661939.

Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения импульсной мощности при выключении транзистора.

Полумостовой преобразователь постоянного напряжения подключен к источнику 1 входного напряжения с выводом от средней точки 2, например вывод от средней точки конденсаторов емкостного делителя напряжения, подключенного к источнику питания. Преобразователь содержит первый 3 и второй 4 транзисторы, трансформатор 5 с первой 6 и второй 7 первичными обмотками, образующими с одноименными вторичными обмотками 8 и 9 соответственно первую 10 и вторую 11 секции, расположенные раздельно симметрично на общем магнитопроводе трансформатора 5. Первый 12 и второй 13 диоды выпрямителя, выходной фильтр с дросселем 14 и конденсатором 15 образуют выходную цепь. Возвратные диоды 16 и 17 подключены к отводам первичных обмоток 7 и 6. Блок 18 управления выходами подключен к цепям управления транзисторов 3 и 4, которые шунтированы первой и второй цепочками из последовательно соединенных конденсаторов 19 и 20 и диодов 21 и 22 соответственно. Общий резистор 23 подключен между точками соединения конденсатора 19 с диодом 21 и конденсатора 20 с диодом 22. Другие выводы конденсаторов 19 и 20 подсоединены соответственно к первому и второму выводам источника входного напряжения,

Преобразователь работает следующим образом.

Если сигналами, поступающими от блока 18 управления, открыт, например, транзистор 3, то в передаче энергии с входа на выход преобразователя участвуют обмотка 6 секции 10, обмотка 9 секции 11 и диод 13. При наличии паузы между рабочими импульсами в полупериодах, когда закрывается, например, транзистор 3, изменяется полярность напряжения на обмотках трансформатора 5, и накопленная в индуктивности рассеяния обмотки 6 энергия передается в нагрузку преобразователя непосредственно через обмотку 8 той же секции 10 и открывшийся диод 1.2.

Когда обратное напряжение на нижней части обмотки 6 достигает половины входного напряжения, открывается диод 17 и остаток энергии, соответствующий индуктивности рассеяния между обмотками 6 и 8 секции 10, возвращается в сеть. Одновременно с началом разряда энергии индуктивности рассеяния обмотки 6 и спада тока в ней изменяется также полярность напряжения на дросселе 14 и начинается процесс

передачи накопленной в нем энергии в нагрузку через диоды 12 и .13 и обмотки 8 и 9 трансформатора 5 с последующим установлением нулевого напряжения на всех его обмотках.

Аналогичные процессы имеют место в следующем полупериоде, когда открываются транзистор 4 и диод 12, закрывается диод 13 и происходит передача энергии от обмотки 7 секции 11 к обмотке 8 секции 10 через

перекрестную индуктивность рассеяния между ними с последующим закрыванием транзистора 4, открыванием диода 13, передачей накопленной в индуктивности обмотки 7 энергии в нагрузку через обмотку 9 той

же секции и затем отпиранием диода 16 и т.д.

Индуктивность рассеяния между обмотками разноименных секций в описанных переходных режимах выполняет функции,

аналогичные функциям дросселя выходного фильтра преобразователя, т.е. является дополнением к индуктивности дросселя 14 и способствует или уменьшению габаритов дросселя, или повышению эффективности

фильтра.

При каждом отпирании очередного по такту транзистора 3 (или 4), когда оба диода 12 и 13 одновременно открыты на время восстановления обратного сопротивления

диода 12 (или 13) суммарное напряжение обмоток 8 и 9 приложено к индуктивности рассеяния между указанными вторичными обмотками.

Аналогичным образом при отсутствии

или недостаточности паузы между рабочими импульсами, когда возможно одновременное открытое состояние обоих транзисторов на время рассасывания неосновных носителей в области базы запираемого транзистора, напряжение источника питания приложено к индуктивности между первичными обмотками 6 и 7.

В указанных двух режимах индуктив- ности рассеяния между первичными или вторичными обмотками разноименных секций выполняют уже функции ограничения сквозных токов через транзисторы 3 и 4 или тока короткого замыкания через диоды 12 и 13. При этом основная часть .накопленной в указанных индуктивностях энергии передается затем в нагрузку в одном случае непосредственно от вторичных обмоток, а в другом случае - от первичных обмоток через соответствующую вторичную обмотку.

Во всех случаях процессу передачи накопленной энергии в нагрузку существенно способствует введенная возможность некоторого превышения амплитуды обратной волны напряжения первичных обмоток половинного уровня напряжения источника питания путем подключения диодов 16 и 17 к введенным отводам первичных обмоток 7 и 6 соответственно.

Помимо снижения потерь в результате резкого уменьшения экстратоков при описанных коммутационных режимах и частичного выполнения функции дросселя выходного фильтра введение индуктивности рассеяния способствует смягчению крутизны фронтов тока и, следовательно, снижению уровня высокочастотных помех на входе и выходе преобразователя. Для формирования безопасной траектории при выключении транзисторов 3 и 4 применены корректирующие цепочки на конденсаторах 19 и 20, диодах 21 и 22 и резисторе 23.

При отпирании транзистора 3(4) происходит разряд конденсатора 19(20) через транзистор 3(4), последовательно-встречно включенные первичные обмотки 6 и 7трансформатора 5 и резистор 23. При этом величина тока разряда конденсатора 19(20) ограничивается не только величиной сопротивления резистора 23, но и индуктивностью рассеяния между обмотками 6 и 7 трансформатора 5. При запирании транзистора 3 напряжение на обмотке 6 меняется на противоположное, при этом конденсатор

19заряжается до уровня напряжения входного источника питания по цепи: первичная обмотка 6, средняя точка 2 источника входного напряжения, верхний внешний вывод источника входного напряжения, конденсатор 19, диод 21, тем временем конденсатор

20разряжается по цепи: в случае применения резистора 23 - конденсатор 20, резистор 23, диод 21, обмотка 6, средний вывод источника входного напряжения, нижний внешний вывод источника входного напряжения.

Аналогично при запирании транзистора 4 конденсатор 20 заряжается до уровня напряжения входного источника питания по цепи: первичная обмотка 7, диод 22, конденсатор 20, нижний внешний вывод источника

входного напряжения, средний вывод источника входного напряжения. При этом конденсатор 19 разряжается по цепи: конденсатор 19, верхний вывод источника входного напряжения, средний вывод источника

входного напряжения, обмотка 7, диод 22, резистор 23 (в случае применения одного общего резистора 23).

Вследствие того, что при каждом запирании транзистора 3 (4) одновременно с

процессом заряда конденсатора-19 (20) через диод 21 (22) имеет место и разряд конденсатора 20 (19) через резистор 23, т.е. имеет место их параллельная работа, можно уменьшить в два раза величину необходимой емкости конденсаторов 19 и 20. Уменьшение емкости в два раза приводит к уменьшению мощности, рассеиваемой на резисторе 23, в два раза.

Формула изобретения

Полумостовой преобразователь постоянного напряжения по авт.св. № 1661939, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения импульсной мощности потерь при выключении транзистора, параллельно каждому транзистору подключена введенная цепочка из последовательно соединенных конденсатора и диода так, что один из выводов конденсатора соединен с соответствующим

входным выводом преобразователя, а между другими выводами конденсаторов включен введенный резистор.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использоавно в системах вторичного электропитания. Цель изобрете7 ния - повышение надежности преобразователя путем уменьшения импульсной мощности при выключении транзисторов. Полумостовой преобразователь имеет сниженные потери мощности в транзисторах 3 и 4 при их включении за счет индуктивности рассеяния между секциями 6 и 7 первичной обмотки трансформатора 5. При выключении транзистора 3 (4) рассеиваемая в нем импульсная мощность уменьшена благодаря заряду конденсатора 19 (20) через диод 21 (22) и вследствие этого плавному нарастанию приложенного к транзистору 3 (4) напряжения. Разряд конденсатора 19 (20) при включении транзистора 3(4) происходит через резистор 23, трансформатор 5 и диод 22