Регулируемый однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1993 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники для преобразования уровня постоянного напряжения.

Известен однотактный преобразователь напряжения, содержащий регулирующий транзистор, первый силовой вывод которого присоединен к первому входному выводу, а второй силовой вывод соединен с вторым входным выводом через последовательно соединенные первичные обмотки разделительного трансформатора и сглаживающего дросселя, вторичные обмотки которых присоединены к конденсатору фильтра через первый и второй выпрямительные диоды, последовательную цепь из диода и конденсатора, включенную между вторым силовым выводом регулирующего транзистора и вторым входным выводом, блок управления, выход которого присоединен к входу управления регулирующим транзистором, вспомогательный транзистор, силовые выводы которого включены параллельно диоду последовательной цепи из диода и конденсатора, а вход управления подключен к дополнительному противофазному выходу блока управления.

Недостатком известного преобразователя являются ограниченные функциональные возможности вследствие того, что устройство выполняет преобразование входного напряжения одного фиксированного номинала. В ряде случаев требуется обеспечить преобразование входного напряжения двух номиналов, отличающихся по величине в раза, например, при преобразовании выпрямленного напряжения промышленной сети 220и 110В. При подаче таких входных напряжений между первым и вторым входными выводами преобразователя блок управления, предназначенный для стабилизации выходного напряжения преобразователя, осуществит значительное изменение коэффициента заполнения управляющих импульсов (приблизительно в два раза).что сужает возможности регулирования выходного напряжения, приводит к необходимости выбора ключевых и реактивных элементов преобразователя с двухкратными запасами по току и напряжению. При приведений входных напряжений разных номиналов к одной, большей величине схемой удвоения напряжения меньшего номинала возрастают массогабаритные показатели входного емкостного фильтра, возрастают коэффициенты нагрузки по напряжению регулирующего и вспомогательного транзисторов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения преобразования двух номиналов входного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен третьим входным выводом из точки соединения конденсатора, диода и силового электрода вспомогательного транзистора, причем .конденсатор

включен между вторым и третьим входными

выводами преобразователя, а входное напряжение между первым и третьим входными выводами превышает в два раза напряжение между первым и вторым вход- 5 ными выводами преобразователя.

На чертеже приведена схема электрическая однотактного преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

Однотактный преобразователь посто0

янного напряжения в постоянное содержит

первый 1, второй 2 и третий 3 входные выводы, регулирующий транзистор 4, разделительный трансформатор 5, сглаживающий дроссель 6 и конденсатор 7. Первичная об5 мотка 8 сглаживающего дросселя б включена последовательно с первичной обмоткой 9 разделительного трансформатора 5, параллельно которым включена последовательная цепь из конденсатора 10 и

0 вспомогательного транзистора 11, шунти-1 рованного диодом 12. Вторичные обмотки разделительного трансформатора 5 и сглаживающего дросселя 6 присоединены к выходным выводам 13 через первый 14 и

5 второй 15 выпрямительные диоды к к онден- сатору фильтра 7, блок 16 управления, коммутатор 17, источник 18 входного напряжения,.

Однотактный преобразователь посто0 янного напряжения, в постоянное работает следующим образом.

Регулирующий транзистор 4 и вспомогательный транзистор 11 работают в ключевом режиме и управляются в противофазе

5 широтно-модулированными импульсами, вырабатываемыми блоком управления 13.

При поступлении отпирающего импуль- са на базу транзистора 4 последний отпирается, и к последовательно соединенным

0 первичным обмоткам 8 и 9 трансформатора 5 и дросселя 6 прикладывается входное напряжение 18, когда ко входу коммутатора 17 подключен вход 2 преобразователя, либо -разность входного напряжения 18 и напря5 жения на конденсаторе 10, когда ко входу коммутатора 17 подключен вход 3 преобразователя. При этом фазировка вторичных обмоток трансформатора 5 и дросселя 6 такова, что к диоду 14 прикладывается отпира- jomiee напряжение, а к диоду 15 запирающее. По окончании управляющего импульса транзистор 4 запирается, а транзистор 11 отпирается. Под действием ЭДС самоиндукции полярность напряжения на обмотках трансформатора 5 и дросселя 6 изменяется на противоположную, при этом диод 14 запирается, а диод 15 отпирается. Размагничивание сердечника сглаживающего дросселя 6 осуществляется напряжением на конденсаторе фильтра 7, прикладываемым к вторичной обмотке дросселя 6 через диод 15. Перемагничива- ние сердечника трансформатора 5 осущест- вляется разностью напряжений конденсатора 10 и конденсатора 7 (последнее пересчитано в соответствии с коэффициентом трансформации дросселя 6).

Введем обозначения: Е - входное напряжение одинарного номинала; Е 2Е - входное напряжение двойного номинала; пТ: ni n - коэффициент трансформации трансформатора и дросселя соответственно; U, 11ц- напряжения на конденсаторе 10 и конденсаторе фильтра 7; у- коэффициент заполнения управляющих импульсов транзистора 4, Тогда из баланса вольтсекундных площадей на обмотках трансформатора 5 и дросселя 6 в установившемся режиме можно записать системы уравнений и их решения относительно U и UH:

а) при подаче входного напряжения на вход 2 преобразователя

(1-y);U E y/(1-y); (пЕ -и„)(1-Х); ин Е -п.у

б) при подаче входного напряжения на вход 3 преобразователя

()y-U(1-y);U

UHy(U-n-UH)(1-у); UH E. гту(1 -у)

Из анализа выражений для выходных напряжений следует, что при у 0,5 они равны. Это объясняется тем, что при подаче входного напряжения на введенный вывод 3 преобразователя на конденсаторе 10 гасится его часть, равная U Е у, т.е. половина при у 0,5, и между выводами 1 и 2 действует такое же напряжение, как и при одинарном входном напряжении.

Величина напряжения, прикладываемого к транзисторам преобразователя, составляет;

а) при подаче входного напряжения одинарного номинала

+ и Е-+ Е1у/(1-х)Е /(1-у);

б) при подаче входного напряжения двойного номинала

11кэ Е

т.е. при у 0,5 величина напряжения, прикладываемого к транзисторам преобразователя при преобразовании входного напряжения двойного номинала такая же, как и в случае преобразования входного напряжения одинарного номинала.

5Таким образом, введение дополнительного входного вывода преобразователя из точки соединения конденсатора, диода и вспомогательного транзистора и коммутатора позволяет преобразовывать входные

0 напряжения вдвое отличающиеся по номиналу при сохранении массогабаритных, надежностных и регулировочных характеристик преобразователя.

5 Формула изобретения

1. Регулируемый однотактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, по авт.св. № 1590500, содержащий регулирующий транзистор, первый силовой

0 вывод которого присоединен к первому входному выводу, а второй силовой вывод соединен с вторым входным выводом через последовательно соединенные первичные обмотки разделительного трансформатора

5 и сглаживающего дросселя, вторичные об- мотки которых присоединены к конденсатору фильтра через первый и второй выпрямительные диоды, последовательную цепь из диода и конденсатора включенную

0 между вторым силовым выводом регулирующего транзистора и вторым входным выводом, блок управления, выход которого присоединен к входу управления регулирующим транзистором, вспомогательный

5 транзистор, силовые выводы которого включены параллельно диоду последовательной цепи из диода и конденсатора, а вход управления подключен к дополнительному противофазному выходу блока управлениям т л и0 чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения преобразования двух номиналов входного напряжения, преобразователь снабжен третьим входным вы5 водом из точки соединения конденсатора, диода и силового электрода вспомогательного транзистора, причем конденсатор включен между вторым и третьим входными выводами преобразователя, а входное на0 пряжение между первым и третьим входными выводами превышает в два раза напряжение между первым и вторым входными выводами преобразователя.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- 5 щ и и с я тем, что введен коммутатор, входной вывод которого подключен к выводу ие- точника питания, а два выходных вывода - к второму и третьему входным выводам.

Использование: в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения: устр-во содержит регулирующий, транзистор 4, разделительный тр-р 5, сглаживающий дроссель 6 и конденсатор 10. Первичная обмотка сглаживающего дросселя включена последовательно с первичной обмоткой разделительного тр- ра, параллельно которым включена последовательная цепь из конденсатора и вспомогательного транзистора 11, шунтированного диодом 12. Вторичные обмотки тр-ра и дросселя присоединены к выходным выводам через выпрямительные диоды 14, 15. Подключение входного напряжения разных номиналов осуществляется коммутатором 17, имеющим один вход и два выхода, причем входное напряжение подается между входом коммутатора и первым входным выводом преобразователя, а выходы коммутаторов подключены к второму и третьему входным выводам преобразователя. 1 ил.