Однотактный преобразователь напряжения Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 

Изобретен-ие относится к радиоэлектронике и может быть использовано в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны однотактные преобразователи напряжения, содержащие коммутатор на транзисторе, трансформатор, вторичная обмотка которого через диод соединена с источником питания.

Недостатком таких преобразователей является наличие большой величины напряжения на коллекторе транзистора коммутатора в промежутках времени рекуперации энергии трансформатора. Это вызывает повышение динамических потерь коммутатора и, следовательно, снижение КПД и надежности преобразователя.

По техническому решению наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержаш,ий мостовой инвертор, каждое плечо которого образовано последовательно включенными диодом и транзистором, одна диагональ подключена к входным выводам, а другая - к первичной обмотке трансформатора, выходной выпрямитель и фильтр.

В указанном преобразователе напряжение на транзисторах ко.ммутатора при отсутствии С11гналов управления составляет примерно -, где Е - напряжение питания. Исключением является лип1ь промежуток

времени, когда происходит процесс рекуперации части энергии, накопленной в трансформаторе. В момент окончания импульса управления, за счет переключения тока трансформатора в цепь обратной проводимости

коммутатора, напряжение на его транзисторах импульсно возрастает до значения- Е и удерживается на этом уровне до окончания процесса рекуперации. В высоковольтных преобразователях, в частности в источниках питания с бестрансформаторным входом, такое возрастание напряжения (при достаточно больших значениях коммутируемого тока) приводит к повышению вероятности возникновения «вторичного пробоя транзисторов. Следствием этого является снижение надежности и выходной мощности преобразователя.

При выполнении однотактиого преобразователя по мостовой схеме с автотрансформаторным подк,1ючением транзисторов напряжение на транзисторах в моменты их запирания ограничивается недостаточно эффективно. Это обусловлено тем, что транзисторы соединены с диодами рекуперации энергии не непосредственно, а через индуктивности дополнительных обмоток, при этом в моменты запирания транзисторов на них появляются дополнительные перенапряжения, что снижает надежность и выходную мощность преобразователя. Целью изобретения является повышение надежности и выходной мошности преобразователя. Эта цель достигается те.м, что однотактный проебразователь напряжения, содержаший мостовой инвертор, каждое плечо которого образовано последовательно включенным диодом и транзистором, одна диагональ подключена к входным выводам, а другая - к первичной обмотке трансформатора, выходной выпрямитель и фильтр, дополнительно снабжен цепочками из последовательно соединенных диода и дополнительной обмотки трансформатора, шунтированных конденсатором, каждая из которых включена последовательно и согласно с упомянутыми диодами. Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема однотактного преобразователя. Схема содержит диоды 1, 2, транзисторы 3, 4, трансформатор 5, выходной выпрямитель 6, фильтр 7, дополнительные вторичные обмотки 8, 9, дополнительные диоды 10, 11, конденсаторы 12, 13. Диоды 1, 2 и транзисторы 3, 4 составляют мостовую схему коммутатора, в диагональ которой включена первичная обмотка трансформатора 5. Ко вторичным обмоткам трансформатора 5 подключен выходной выпрямитель 6, а к выходу выпрямителя 6 - фильтр 7. Последовательно с диодом 1 коммутатора включена дополнительная вторичная обмотка 8 и диод 10, а последовательно с диодом 2 - обмотка 9 и диод 11, при этом обмотки 8 и 9 включены противофазно первичной обмотке трансформатора 5. Конденсатор 12 включен параллельно цепи, содержащей обмотку 8 и диод 10, а конденсатор 13 - параллельно цепи с обмоткой 9 и диодом И. Принцип работы схемы заключается в следующем. При подаче импульсов управления на транзисторы 3, 4 последние открываются и к первичной обмотке траисформато. ра 5 прикладывается напряжение питания Е. При этом, во-первых, обеспечивается переда. ча энергии на выход преобразователя, а вовторых, заряд конденсатора 12 и 13 с помощью дополнительных обмоток 8 и 9 через дио ды Юл 11 соответственно. Благодаря вышеуказанному включению дополнительных вторичных обмоток 8 и 9 и диодов 10, 11, напряжение на конденсаторах 12, 13 оказывается встречным напряжению питания Е. По окончании импульса управления ток пер. вичной обмотки трансформатора 5 переключится в цепь обратной проводимости коммутатора и протечет через конденсаторы 12, 13 и диоды 1, 2. При этом напряжение на транзисторах 3, 4 в начальный период определится выражением и Е-А Е, где Л Е - напряжение на конденсаторе 12 (13). Величина Д Е, то есть коэффициент трансформации напряжения в дополнительные вторичные обмотки 8, 9 выбирается,исходя из условий обеспечения надежной работы транзисторов 3, 4. В процессе рекуперации энергии конденсаторы 12, 13 разряжаются током цепи обратной проводимости коммутатора, при этом диоды 10, 11 заперты. Степень разряда определяется длительностью процесса рекуперации, величиной обратного тока и величиной емкости конденсаторов 12, 13. При достаточно малых величинах емкости обратное напряжение на первичной обмотке трансформатора 5 будет стремиться к значению Е. Таким образом, предложенная схема путем выбора соответствующего значения АЕ, то есть коэффициента трансформации дополнительных обмоток, позволяет ограничить амплитуду импульса напряжения на транзисторах на допустимом, безопасном уровне и таким образом повысить надежность преобразователя и его выходную мощность. Формула изобретения Однотактный преобразователь напряжения, содержащий мостовой инвертор, каждое плечо которого образовано последовательно включенными диодом и транзистором, одна его диагональ подключена к входным выводам, а другая - к первичной обмотке трансформатора, выходной выпрямитель и фильтр, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен цепочками из последовательно соединенных диода и дополнительной обмотки трансформатрра, шунтированных конденсаторам, каждая из которых включена последовательно и согласно с упомянутыми диодами.