Двухтактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1993 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехни- ке и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики.

Цель изобретения - повышение надежности путем повышения коэффициента заполнения импульсов выходного тока.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы его работы.

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения содержит два соединенных последовательно силовых управляемых ключа, состоящих из силовых транзисторов 1, 2 и согласно последовательно соединен- ных с ними силовых диодов 3 ,4, к источнику .первичного электропитания подключены два последовательно соединенных силовых конденсатора 5, 6. Между точкой соединения конденсаторов 5, 6 и общей точкой соединения силовых управляемых ключей включены последовательно резонансный конденсатор 7 и первичные обмотки двух двухобмоточных дросселей 8, 9 во встречном направлении. Вторичные обмотки дросселей через два выпрямительных диода 10, 11 подключены параллельно выходному фильтрующему конденсатору 12 и нагрузке.

Временные диаграммы работы преобразователя, показаны на фиг. 2 и 3 для разных значений входного и выходного напряжений. При достаточно низком выходном напряжении (когда очередное включение силового управляемого ключа производится во время передачи хотя бы одним трансформатором накопленной

1

ю о о

00 hO

ы

энергии в нагрузку) преобразователь работает следующим образом (фиг. 2),

В момент времени Т1 - при отпирании силового управляемого ключа 1 образуется колебательный контур, состоящий из резо- нансного конденсатора 7, первого дросселя 8, работающего в режиме накопительного дросселя, второго дросселя 9, работающего в режиме трансформатора источника первичного электропитания и силового управ- ляемого ключа 1. При этом дроссель 9 трансформирует через диод 11 в нагрузку ток перезаряда (пунктирная линия фиг. 2а) резонансного конденсатора 7 через дроссель 8 и одновременно отдает в нагрузку. энергию, накопленную в собственном маг- нитопроводе на протяжении предыдущего полупериода, когда он выполнял функции резонансного дросселя. К моменту времени Т2, когда напряжение на первичной обмот- ке первого дросселя встанет U вых Ктр( Ктр - коэффициент трансформации двухоб- моточных дросселей) открывается первый выпрямительный диод 10 и энергия, накопленная в первом дросселе 8 начинает также передаваться в нагрузку. В это же время прекращается перезаряд резонансного конденсатора 7 и ток через первый силовой управляемый ключ .1 спадает к нулю, обеспечивая возможность его бестокового вы- ключения. К моменту времени ТЗ второй дроссель 9 передает всю запасенную энергию в нагрузку и обеспечивает возможность включения второго силового управляемого ключа 2 ,с нулевым начальным током (фиг, 2 б ).Далее первый и второй дроссели 8, 9 и выпрямительные диоды 10,11 меняются ролями и процессы повторяются, Если коэффициенты трансформации обоих трансформаторов одинаковы, то ео время переключения силовых управляемых ключей и выпрямительных диодов скачков тока в нагрузке не будет (фиг. 2е).

При увеличении выходного напряжения выше определенного предела (когда оба дросселя передают всю запасенную энергию в нагрузку до начала очередного полупериода работы преобразователя), работа преобразователя изменяется (фиг, 3).

В течение первых нескольких периодов работы преобразователя происходит раскачка напряжения на резонансном конденсаторе 7 в последовательном колебательном контуре, состоящем из обоих силовых управляемых ключей 1, 2 (открываемых поочередно), двух последовательно включенных дросселей 8,9 в режиме элементов резонансного контура, резонансного конденсатора и источника первичного электропитания, до величины приведенного ко входу выходного напряжения, В дальнейших периодах работа преобразователя аналогична описанной выше, но при этом возрастает.величина энергии, передаваемой между реактивными элементами схемы и увеличивается максимальное значение напряжения на силовых управляемых ключах (фиг. За).

При работе преобразователя на корот- козамкнутую нагрузку и в пусковом режиме, когда ток, передаваемый обоими трансформаторами в нагрузку не спадает к нулю перед началом следующего полупериода работы, амплитудная величина тока в каждом силовом управляемом ключе не превышает половины амплитудного значения приведенного тока нагрузки, так как последний складывается из двух разновеликих (из- за равенства коэффициентов трансформации обоих дросселей) составляющих: трансформируемого тока силового управляемого ключа (тока перезаряда резонансного конденсатора) и тока, передаваемого в нагрузку дросселем на обратном ходе. Двухкратное снижение величины тока силовых управляемых ключей обеспечивает повышение надежности работы преобразователя в динамических режимах.

В предложенном преобразователе улучшается электромагнитная совместимость, так как при непрерывном выходном токе обеспечивается бестоковая коммутация силовых ключей (фиг. 2бе).

Надежность повышена за счет повыше- ния коэффициента заполнения импульсов выходного тока и снижения тем самым относительного значения тока через силовых ключи.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматики. Цель изобретения - повышение надежности путем увеличения коэффициента заполнения импульсов выходного тока. На выходе полумостовой схемы на двух управляемых ключах, выполненных в виде согласнопос- ледовательно соединенных силового транзистора 1 (2) и силового диода 3 (4), включен резонансный контур в виде резонансного конденсатора 7 и двух обмоточных дросселей 8 и 9. Вторичные обмотки двухобмоточ- ных дросселей 8 и 9 через выпрямительные диоды 10 и 11 подключены к выходу преобразователя (нагрузка РА, шунтированному фильтрующим конденсатором 12, Двухоб- моточные дроссели 8 и 9 работают на протяжении полупериода поочередно, в первой части полупериода как трансформатор, передающий в нагрузку ток перезаряда резо- нансного конденсатора 7, а во второй части полупериода как дроссель, отдающий в нагрузку накопленную энергию в режиме обратного хода (размагничивания). При этом обеспечивается бестоковая коммутация силовых транзисторов 1 и 2. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула из обретения 1. Двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий два силовых управляемых ключа с односторонней проводимостью и два силовых конденсатора, соединенных яо полумостовой схеме, в выходную цепь которой через резонансный

конденсатор включен выходной магнитный узел/выход которого через выпрямитель подключен к выходным выводам преобразователя, между которыми включен фильтрующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения коэффициента заполнения импульсов выходного тока, выходной магнитный узел выполнен в виде двух двухобмо- точных дросселей, первичные обмотки которых соединены между собой встречно- последовательно, выпрямитель выполнен на двух выпрямительных диодах, первые одноименные выводы которых подключены к первому выходному выводу преобразователя, а их вторые выводы соединены соответственно с началами вторичных обмоток

It,

Ti тг тз

ллл

limit

г Ttmt

,

Лаг

1 r- соответствующих двухобмоточных дросселей, концы вторичных обмоток которых соединены с вторым выходным выводом преобразователя.

фигЛ

И

ч

АЛЛА

-О

Ц

If

зсцгпц

/

AJXAKAKAlX

и

Г

L