Двухканальный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M3/337 

%i.Y

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны двухканальные преобразова- тели постоянного напряжения, содержащие последовательно включенные между входными выводами силовые ключи и первичные обмотки трансформаторов, причем трансформаторы содержат две вторичные обмот- ки.

Недостатками этих преобразователей является то, что для стабилизации напряжений на нагрузках каналов используются либо отдельные преобразовательные ячейки с цепями обратной связи по напряжению, либо дополнительные импульсные стабилизаторы напряжения в каналах, что наряду с усложнением конструкции ухудшает массо- габаритные показатели преобразователей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухка- нальный преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными выводами си- ловой ключ и первую обмотку трансформатора, первую вторичную обмотку, которая через первый выпрямительный диод и первый индуктивно-емкостный фильтр образует первый канал, соединенный с первой цепью нагрузки, вторую вторичную обмотку, связанную с последовательно соединен- ными вторым выпрямительным диодом, конденсатором и второй цепью нагрузки, блок управления, реализующий широтно- импульсное и частотно-импульсное управление силовым ключом.

Недостатками данного технического решения являются высокий уровень генерируемых высокочастотных помех и низкая надежность. Это обусловлено тем, что силовой ключ осуществляет коммутацию индуктивной нагрузки при прямоугольной форме тока, что вызывает широкий спектр генерируемых электромагнитных помех и большие импульсные перегрузки силового ключа. Эти недостатки усиливаются по мере возрастания частоты коммутации преобразователя.

Целью изобретения является повыше- ние надежности и уменьшение уровня генерируемых помех.

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный преобразователь постоянного напряжения, содержащий последова- тельно включенные между входными выводами силовой ключ и первичную обмотку трансформатора, первую вторичную обмотку, которая через первый выпрямительный диод и первый индуктивно-емкостной фильтр образуют первый канал, соединенный с первой цепью нагрузки, вторую вторичную обмотку, связанную с последова- тельно соединенными вторым выпрямительным диодом, конденсатором и второй цепью нагрузки, блок управления, реализующий широтно-импульсное и частотно-импульсное управление силовым ключом, введен второй индуктивно-емкостный фильтр, вход которого подключен к конденсатору, а выход - к второй цепи нагрузки, причем второй выпрямительный диод может быть связан с конденсатором через дополнительный дроссель либо непосредственно.

На фиг. 1 показана принципиальная схема двухканального преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 -диаграммы токов и напряжений, поясняющие его работу.

Двухканальныи преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит последовательно включенные между входными выводами силовой ключ 1 и первичную обмотку 2 трансформатора 3, первую вторичную обмотку 4, которая через первый выпрямительный диод 6 и первый индуктивно-емкостный фильтр 7 образуют первый канал, соединенный с первой цепью нагрузки Яиь вторую вторичную обмотку 5, связанную с последовательно соединенными вторым выпрямительным диодом 8, конденсатором 9 и второй цепью нагрузки RH2. причем к конденсатору 9 подключен вход второго индуктивно-емкостного фильтра 10, выход которого соединен с второй цепью нагрузки Яна- Индуктивность рассеяния второй вторичной обмотки 5 трансформатора 3 показана в виде отдельного элемента 11 схемы. Кроме того, двухканальный преобразователь постоянного напряжения содержит блок 12 управления силовым ключом 1, в состав которого входят усилители 13 и 14 сигналов рассогласования, управляемый напряжением с выхода усилителя 14 сигнула рассогласования генератор 15 пилообразного напряжения и ши- ротно-импульсный модулятор 16 импульсов. На первый входы усилителей 13 и 14 сигнала рассогласования подаются напряжения с первой и второй цепей нагрузки RHI и Вн2 соответственно. На вторые входы этих усилителей подаются напряжения опорного сигнала Uon.1 и Uon.2 соответственно,

Блок 12 управления силовым ключом 1 в зависимости от с личины сигь; ла рассогласования напряжения в первой цепи нагрузки RHI с напряжением опорного сигнала Don 1 регулирует длительность замкнутого состояния силового ключа 1, а в зависимости от величины сигнала рассогласования напряжения во второй цепи нагрузки RH2 с напряжением опорного .сигнала Uon.2 регулирует период коммутации силового ключа 1.

Цепи рекуперации энергии, накапливаемой в индуктивности намагничивания трансформатора 3 и цепи фиксации напряжения на силовом ключе 1 не показаны.

Для повышения КПД путем уменьшения амплитуды импульсов тока через элементы преобразователя второй выпрямительный диод 8 связан с конденсатором 9 через дополнительный дроссель 17.

Двухканальный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

На интервале замкнутого состояния силового ключа 1 ( на фиг. 2) энергия от источника питающего напряжения Е0 через первую вторичную обмотку 4 трансформатора 3, открытый первый выпрямительный диод 6 и первый индуктивно-емкостный фильтр 7 поступает в первую цепь нагрузки. RHI- Кроме того, начиная с момента времени ti энергия от источника питающего напряжения Ео через вторую вторичную обмотку 5 трансформатора 3, индуктивность рассеяния этой обмотки 11, второй выпрямительный диод 8 поступает на конденсатор 9. Благодаря резонансным свойствам колебательного контура, в состав которого входит индуктивность рассеяния 11 и емкость конденсатора 9, и наличию второго индуктивно-емкостного фильтра 10, конденсатор 9 заряжается до напряжения, существенно превышающего номинальное выходное напряжение (диаграмма Ug, фиг. 2). При этом на интервале времени t-|-t2 через конденсатор 9. второй выпрямительный диод 8, индуктивность рассеяния 11. вторую вторичную обмотку 5 трансформатора 3 протекает полуволна тока практически синусоидальной формы (диаграммы Is, In, Is, фиг. 2). Амплитуда этого тока определяется характеристическим импедансом резонансного контура ZK:

уТЛГ Сд

, а длительность периодом его разонансной частоты Тк 2п VL.H Сэ .

В момент времени t2 второй выпрямительный диод 8 закрывается и начинается разряд конденсатора 9 через второй индуктивно-емкостный фильтр 10 на вторую цепь нагрузки Рн2

В момент времени м разряд и последующий перезаряд конденсатора 9 энергией

0

второго индуктивно-емкостого фильтра 10 завершается и напряжение на нем становится равным нулю.

В момент времени тз силовой ключ 1

размыкается и часть энергии, накопленной в дросселе фильтра 7, рекуперирует в первую цепь нагрузки Нщ. Этот процесс длится интервал времени т.з-т.5. В момент времени ts на силовой ключ 1 с блока 12 управления

приходит следующий управляющий импульс и все процессы в преобразователе повторяются.

Блок 12 управления путем изменения интервалов времени замкнутого состояния

5 силового ключа 1 регулирует напряжение в первой цепи нагрузки RHI, а путем изменения периода коммутации силового ключа 1 регулирует напряжение во второй цепи нагрузки RH2Изобретение позволяет повысить надежность за счет того, что импульсы тока силового ключа 1 преобразователя представляют собой сумму импульсов прямоугольной формы, обусловленных мощностью передаваемой в первую цепь нагрузки RH-I, и импульсов практически синусоидальной формы, обусловленных мощностью, передаваемой во вторую цепь нагрузки Rn20 При этом обеспечивается уменьшение импульсных перегрузок силового ключа 1 и второго выпрямительного диода 8 при коммутациях.

Кроме того, протекание через втиру

5 вторичную обмотку 5 трансформатора 3 второй выпрямительный диод 8 и конденсатор 9 импульсов токэ практически синусоидальной формы существенно сокращает спектр и снижает уровень генерируемых

0 преобразователем высокочастотных помех. Формула изобретения 1. Двухканальный преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными

5 выводами силовой ключ и первичную обмотку трансформатора, первую вторичную обмотку, которая через первый выпрямительный диод и первый индуктивно-емкост- но и фильтр, образуют первый канал.

0 соединенный первой цепью нагрузки, вторую вторичную обмотку, связанную с последовательно соединенными вторым выпрямительным диодом, конденсатором и второй цепью нагрузки, блок управления ре5 ализующий широтно-импульсное и частотно-импульсное управление силовым ключом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения уровня генерируемых помех, в него введен второй индуктивно-емкостной фильтр, вход

которого подключен к конденсатору, а выход - к второй цепи нагрузки.

2. Преобразователь по п. 1, от л и ч а годиод связан с конденсатором через дополнительный дроссель.

3. Преобразователь по п. отличающийся тем, что второй выпрямительный

щ и и с я тем, что второй выпрямительный 5 диод связан с конденсатором непосредственно.

диод связан с конденсатором через дополнительный дроссель.

3. Преобразователь по п. отличающийся тем, что второй выпрямительный

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит силовой ключ 1, трансформатор 3 с первичной 2 и вторичными 4 и 5 обмотками, выпрямительные диоды 6 и 8, первый индуктивно-емкостный фильтр 7, конденсатор 9 и блок 12 управления. Введен второй индуктивно-емкостный фильтр 10. Благодаря введению второго индуктивно- емкостного фильтра преобразователь, элементами резонансного окнтура которого являются конденсатор 9 и эквивалентная индуктивность обмотки 5 трансформаторе) приобретает квазирезонансные свойства. Через резонансный контур протекают импульсы тока практически синусоидальной формы, что повышает надежность и снижает уровень генерируемых помех. 2 з.п,ф-лы, 2 ил. сл с о

U упп 1