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

1

(21)4860528/07 (22) 20.08.90 (46)07.10.92. Бюл. №37

(71)Винницкое производственное объединение Маяк

(72)С.Д.Рудык, А.Ю.Воробьев, Ю.Л.Шостко, С.В.Корнеев и В.Е.Турчани юв

(56) кн. Ж.Мкртчяна Электропитание электронно-вычислительных машин. М.: Энергия, 1980 с.86.

Бахмутский А и др. Повышение эффективности мощных радиопередающих устройств. М : Радио и связь, с. 170. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

(57) Использование: во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: между входным выводом преобразователя напряжения и выводом входного конденсатора включен резистор, шунтированный тиристором, управляющий электрод которого соединен с выводом размагничивающей обмотки силового трансформатора и катодом диода, анод которого подключен к одному выводу входного конденсатора. Ток заряда входного конденсатора ограничен до безопасного для сети и элементов преобразователя уровня, что определяет повышение надежности преобразователя напряжения. 2 ил.

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

Известны преобразователи напряжения, содержащие подключенный к входным выводам г-образный RC-фильтр, резистор которого шунтирован тиристором, конвертор, подключенный к выходу г-образного RC-фильтра (см.книгу Мкртчян Ж.А, Электропитание электронно-вычислительных машин. - М.: Энергия, 1980, с.76, рис.2.44 и книгу Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом, - А.А.Бас, В.П.Миловзоров, А К.Мусолин, М.: Радио и связь, 1987, с. 30, рис. 2.6).

Недостатком данных преобразователей является то, что для управления тиристором ограничителя зарядного тока используется отдельная вспомогательная обмотка силового трансформатора преобразователя,

вспомогательный выпрямитель, фильтр и токоограничивающий резистор. Это, наряду с усложнением конструкции преобразователя, ухудшает его надежность.

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности является однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной конденсатор, один вывод которого присоединен к первому входному выводу и первому выводу первичной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой соединен с одним из силовых выводов управляемого ключа и одним из выводов блокирующего конденсатора, второй вывод которого подключен к точке соединения первых выводов рекуперационного диода и размагничивающей обмотки, при этом второй вывод рекуперационного диода подключен также к первому входному выводу, а вторичная обмотка силового трансформатоСП

С

XI

О

NJ

О

ел о

pa через выпрямитель и фильтр присоединена к выходным выводам (см. книгу Повышение эффективности мощных радиопередающих устройств. /А.Д. Артым, А.Е.Бахмутский, Е.В.Козин и др.; под ред. А.Д.Артыма. - М.: Радио и связь. 1987, - с.170, рис.6,13).

- Недостатком данного технического решения является низкая надежность, обусловленная протеканием значительного зарядного тока (десятки-сотни ампер) входного конденсатора в момент подачи напряжения питающей сети на входные выводы преобразователя. Это может привести к выходу из строя в момент запуска преобразователя как диодов входного выпрямителя, так и конденсатора входного фильтра, что снижает надежность,

Кроме того, при использовании в данном техническом решении традиционной цепочки ограничения зарядного тока входного конденсатора, низкая надежность преобразователя обусловлена большим числом дополнительных элементов указанной цепочки (вспомогательная обмотка силового трансформатора, вспомогательный выпрямитель, фильтр, токоограничивающий резистор). Указанный недостаток обуславливает также ухудшение массо-габаритных показателей преобразователя.

Целью изобретения является повышение надежности путем ограничения токовых перегрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактном преобразователе постоянного напряжения, содержащем входной конденсатор, один вывод которого присоединен к первому входному выводу и первому выводу первичной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой соединен с одним из силовых выводов управляемого ключа м одним из выводов блокирующего конденсатора, второй вывод которого подключен к точке соединения первых выводов рекуперационного диода и размагничивающей обмотки, при этом второй вывод рекуперационного диода подключен также к первому входному выводу, а вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель и фильтр присоединена к выходным выводам, второй вывод входного конденсатора присоединен ко второму входному выводу через введенный токоограничивающий резистор, зашунтиро- ванный введенным тиристором, управляющий электрод которого присоединен к катоду введенного диода и второму выводу размагничивающей обмотки, а анод упомянутого диода присоединен к второму силовому выводу управляемого ключа,

соединенному со вторым выводом входного конденсатора.

Существенными признаками изобретения, отличающими его от прототипа и обус- лавливающими соответствие критерию новизны, является то, что:

-второй вывод входного конденсатора присоединен ко второму входному выводу через введенный токоограничивающий ре0 зистор, зашунтированный введенным тиристором;

-управляющий электрод введенного тиристора присоединен к катоду введенного диода и второму выводу размагничиваю5 щей обмотки;

-анод введенного диода присоединен к второму силовому выводу управляемого ключа, соединенному со вторым выводом входного конденсатора.

0 На фиг.1 представлена электрическая схема однотактного преобразователя постоянного напряжения; на фиг,2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

5 Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит входной конденсатор 1, один вывод которого присоединен к первому входному выводу 2 и первому выводу (концу) первичной обмот0 ки 3 силового трансформатора 4, второй вывод (начало обмотки) которой соединен с одним из силовых выводов (эмиттером) управляемого ключа (транзистора) 5 и одним из выводов блокирующего конденсатора 6,

5 второй вывод которого подключен к точке соединения первых выводов рекуперационного диода 7 (катода) и размагничивающей обмотки 8 (начало обмотки), при этом второй (анод) вывод рекуперационного диода 7

0 подключен также к первому входному выводу 2, а вторичная обмотка 9 силового трансформатора 4 через выпрямитель 10 и фильтр 11 присоединена к выходным выводам 12, 13, второй вывод входного конденсатора 1

5 присоединен ко второму входному выводу 14 через введенный токоограничивающий резистор 15, зашунтированный введенным (тиристором 16, управляющий электрод которого присоединен к катоду введенного

0 диода 17 и второму выводу (концу обмотки) размагничивающей обмотки 8, а анод упомянутого диода 17 присоединен к второму силовому выводу (коллектору) управляемого ключа (транзистора) 5, соединенному со вто5 рым выводом входного конденсатора 1. Вход управляемого ключа 5 подключен к выходу устройства управления 18.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

При подаче входного напряжения на выводы 14, 2 преобразователя входной конденсатор 1 заряжается через токоограничи- вающий резистор 15, благодаря чему ток его заряда ограничен до безопасного значения как для входной сети, так и ,для элементов схемы преобразователя. После окончания заряда конденсатора 1 на управляемый ключ 5 подается сигнал управления от устройства управления 18. При этом в цеп и 1-5-3-1 протекает ток 15 (интервал времени ti-t2 на фиг.2). Открывается выпрямительный диод 10 и выпрямленное напряжение со вторичной обмотки 9 силового трансформатора 4 поступает через выходной фильтр 11 на выходные выводы преобразователя 12,13. Кроме того, на этом же интервале времени заряженный ранее до входного напряжения по цепи 1-17-8-6-3- 1 блокирующий конденсатор 6 разряжается по цепи 6-8-16-5-6, создавая в управляющем электроде тиристора 16 ток 1у31б (см.фиг.2). Вследствие этого тиристор 16 открывается и шунтирует резистор 15, что исключает рассеиваемые в нем потери мощности.

В момент времени 2 на управляемый ключ 5 с выхода устройства управления 18 подается запирающее напряжение, управляемый ключ 5 закрывается. Полярность напряжения на всех обмотках силового трансформатора 4 изменяется на противоположную, при этом закрывается выпрямительный диод 10 и часть энергии, накопленной в дросселе фильтра 11, поступает на выходные выводы преобразователя 12,13. Кроме того, открывается рекупераци- онный диод 7 и по цепи размагничивающей обмотки 8 протекает ток 17 в течение времени по цепи 8-16-1-7-8, уменьшающийся от максимального значения, достигнутого на предыдущем интервале времени , до нуля. На интервале времени магнитный поток в силовом трансформаторе 4 уменьшается до нуля, напряжение на силовом управляемом ключе 5 снижается до Un (осциллограмма напряжения Us на фиг.2, момент времени тз), где Un - напряжение источника питания.

В момент времени t4 вновь открывается управляемый ключ 5 и процессы повторяются.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной

конденсатор, один вывод которого присоединен к первому входному выводу и первому выводу первичной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой соединен с одним из силовых выводов управляемого ключа и одним из выводов блокирующего конденсатора, второй вывод которого подключен к точке соединения первых выводов рекуперационного диода и размагничивающей обмотки, при этом второй вывод рекуперационного диода подключен также к первому входному выводу, а вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель и фильтр присоединена к выходным выводам, отличаю-щи йс я тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения токовых перегрузок, второй вывод входного конденсатора присоединен к второму входному выводу через введенный токоограничивающий резистор,

зашунтированный введенным тиристором, управляющий электрод которого присоединен к катоду введенного диода и второму выводу размагничивающей обмотки, а анод упомянутого диода присоединен к второму

силовому выводу управляемого ключа, соединенному с вторым выводом входного конденсатора.

уэ 6

Фиг. 2