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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания для преобразования уровня постоянного напряжения.

Цель изобретения - улучшение массога- баритных показателей преобразователя и увеличение диапазона изменения тока нагрузки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема регулируемого однотактного преобразователя напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Преобразователь напряжения содержит трансформатор 1, первичная обмотка которого через регулирующий транзистор 2 подключена ко входным выводам преобразователя, а вторичная обмотка трансформатора первым концом соединена с первым выводом конденсатора 3. Рекуперационный диод 4 первым электродом соединен с первым входом LC-фильтра 5, к выходам которого подключена нагрузка, причем вторичная обмотка трансформатора 2 шунтирована цепью, состоящей из встречно последовательно включенных дополнительных диодов 6, 7, точка соединения одноименных электродов диодов которой подключена ко второму входу LC-фильтра. Вторым электродом рекуперационный диод 4 подключен ко вторичной обмотке трансформатора, причем рекуперационный и один из дополнительных диодов имеют точку соединения разноименных электродов.

Преобразователь напряжения в установившемся режиме работает следующим образом. На управляющие электроды транзистора 2 поступают широтно-модули- рованные импульсы (фиг. 2, а). При проводящем состоянии транзистора 2 на вторичной обмотке трансформатора 1 наводится э.д.с., запирающая диоды 4, 7 и отпирающая диод 6. При этом происходит увеличение тока намагничивания трансформатора 1 (пунктир на фиг. 2, в) и увеличение тока дросселя LC фильтра 5 (фиг. 2, б). Конденсатор 3 разряжается током дросселя (фиг. 2, г), замыкающимся через диод 6 (фиг. 2, д). Через конденсатор LC-фильтра 5 замыкается пе00

ю оч

Сл

ременная составляющая тока дросселя, а постоянная составляющая поступает в нагрузку. При выключении транзистора 2 запирается диод 6 и отпираются диоды 4, 7. Ток намагничивания трансформатора 1 за- мыкается через диод А (фиг. 2, ж) и конденсатор 3. Ток дросселя (фиг. 2, б) замыкается через диод 7 (фиг. 2, е) и конденсатор 3. В результате имеет место размагничивание сердечника трансформатора независимо от величины тока нагрузки, а ко входу LC-филь- тра 5 через диод 7 прикладывается напряжение конденсатора 3, что приводит к частичной модуляции напряжения на входе LC-фильтра.

Обозначим: Е - входное напряжение, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора, у - коэффициент заполнения импульсов, следующих с периодом Т, Ui и Ua - напряжения на конденсаторе 3 и на- грузке соответственно, Тогда из баланса вольт-секундных площадей на обмотках трансформатора и дросселя в установившемся режиме можно записать:

(1-y); Ui E y/(1 -У):

l(E + Ui-U2)y (U2-UiX1 -У): U2 E y (2)/(1-y)

величина пульсаций выходного напря- жения при параметрах L и С выходного фильтра определяется (фиг. 2. б):

ЛИ- 1 А| Т ли-ТС 2-Т„ (U2-up(i -у)т2

8LC E yd-y)2

8LC

Относительная величина пульсаций равна:

V - Аи - С.1 -У)2 т1

Кп U2 (2 -у) 8L

В прототипе соответствующие ны равны:

Ui - Ua E y/(1 --у);

ЛУ- 1 Д} Т - ди-ТС 2 Т

UQ -У)Т2 8LC

ЕуТ2

8LC

Кп-О- ТПг

Анализ выражений для относительных коэффициентов показывает, что в заявляемом устройстве эта величина не менее чем в 2 раза меньше, чем у прототипа при тех же параметрах L, С выходного фильтра и частоте коммутации.

Таким образом, включение рекупераци- онного диода между вторым выводом конденсатора и вторым концом вторичной обмотки трансформатора так, чтобы рекупе- рационный и один из дополнительных диодов имели точку соединения разноименных электродов, позволяет уменьшить массога- баритные показатели выходного LC-фильтра и увеличить диапазон изменения тока нагрузки.

Формула изобретения

Регулируемый однотактный преобразователь напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого через регулирующий транзистор подключена к входным выводам преобразователя, а вторичная обмотка трансформатора первым концом соединена с первым выводом конденсатора, рекуперационный диод, первым электродом соединенный с первым входом LC-фильтра, к выходам которого подключена нагрузка, причем вторичная обмотка трансформатора шунтирована цепью, состоящей из встречно последовательно включенных дополнительных диодов, точка соединения одноименных электродов диодов которой подключена к второму входу LC-фильтра, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей преобразователя и увеличения диапазона изменения тока нагрузки, рекуперационный диод включен между вторым выводом конденсатора и вторым концом вторичной обмотки трансформатора, причем рекуперационный и один из дополнительных диодов имеют общую точку соединения разноименных электродов.

4-о

Использование: источники вторичного электропитания для преобразования уровня постоянного напряжения. Сущность изобретения: преобразователь напряжения содержит трансформатор, регулирующий транзистор, конденсатор, рекулерацион- ный диод. 2 ил.

4 $

ъ

Фиг 1.

Л

ч