Однотактный конвертор Советский патент 1982 года по МПК G05F1/64 H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования параметров электроэнергии и может быть использовано при разработке вторичных источников питания.

Известны схемы однотактных конверторов, состоящих из входного фильтра, последовательно соединенных транзисторов обратного диода и LC фильтра, в которых выравнивание напряжений на транзисторах обеспечивается параллельно включенными резисторами 1.

Основной недостаток таких схем заключается в отсутствии выравнивания напряжений между транзисторами в моменты их переключений.

Известны также однотактные конверторы с последовательно включенными транзисторами, в которых выравнивание напряжений на закрытых транзисторах обеспечивается за счет дополнительного источника напряжения, выполненного в виде выпрямителя, связанного со вторичной обмоткой дросселя фильтра 2.

Недостатком известных устройств является плохое выравнивание напряжений в режимах, когда выходное напряжение конвертора приближается к

входному или когда выходное напряжение значительно меньше входного.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее включенный в силовую шину транзисторный ключ, включшмдий два последовательно соединенных транзистора и схему управления, дополнительный источник напряжения на входе

10 устрюйства, связанного через развязывающий диод с общей точкой транзисторов и LC-фильтр на выходе устройства, шунтированный обратным диодом 3 .

15

Недостатком данного устройства является повьииенная масса и.габариты, так как -источник вспомогательных напряжений должен быть рассчитан на максимальное входное напряжение питания.

20

Цель изобретения - улучшение массо-габаритных характеристик конвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактном конверторе, содержащем включенный в силовую шину транзисторный ключ, состоящий из двух последовательно соединенных транзисторюв и блока управления, допсхпнительный источник напряжения на входе 30 конвертора, соединенный через развязывающий диод с общей точкой транзис торов, и LC-фильтр на выходе конвертора, шунтированный обратным диодом, дополнительный источник напряжения выполнен в виде полумостового преобразователя постоянного напряжения в постоянное, входные и выходные конденсаторы фильтров которого включены согласно в последовательную цепочку, подключенную к входным зажимам конвертора. На чертеже показана принципиальная схема конвертора. Конвертор состоит из входного емкостного фильтра 1, включающего конденсаторы 1, 1, транзисторов 2 и 3, обратного диода 4, блока 5 уп равления, выходного LC-фильтра 6, по лумостового преобразователя, включаЮ1дего в себя транзисторы 7 и 8 транс форматор 9 и выпрямитель 10, и развязываюЦего диода 11. . Конденсаторы 1, l и Ij соединены между собой последовательно и под ключены ко входу конвертора, в диаго наль моста, образованного конденсаторами 1 , l. и транзисторами 7 и 8, включена первичная обмотка трансформатора 9, вторичная обмотка которого через выпрямителе 10 нагружена на ко денсатор 1%. Развязывающий диод 11 своим анодом связан с общей точкой конденсаторов 1 и 1 , а катодом с общей точкой трансформаторов 2 и 3 базы которых связаны с выходами схемы 5 управления.. . Конвертор работает следующим образом. Блок 5 управления переключает транзисторы 2 и 3 таким образом, что момент включения транзистора 3 опере жает момент включения транзистора 2, а момент выключения транзистора 3 отстает от момента выключения транзистора 2. При таком управлении тран зистор 2 переключается внутри интервала открытого состояния транзистора 3. Всякий раз, когда транзистор 3 оказывается открытым при закрытом со стоянии транзистора 2, ток дросселя фильтра 6 протекает по развязывающему диоду 11, а к закрытому транзистору 2 прикладывается напряжение, равное величине (U.+Uj+U ),-Uj, где и , и - напряжение на конденсаторах Ijf , 1 и 1 J соответственн Для того, чтобы к заК1 1ТОМУ Транзистору 2 в таком режиме работы прикладывалось напряжение, равное величиие 0,5 Un, необходимо выполнение условия Uo, 0,5 Un или U.j Ц, + U2. Так как конденсатор Ij по отношению к конденсаторам 1 и 1 g разряжается дополнительным током, протекающим по диоду 11, то напряжение Uj стреми ся в процессе работы к уменьшению, а напряжение и. и U стремятся к возрастанию. Выполнение условия LL U.+0,, 0 ,5 Ц, обеспечивается работой полумостового преобразователя (транзисторы 7 и 8, трансформатор 9, конденсаторы 1 и Ij., выпрямитель 10). Всякий раз, когда напряжение {U + Уя) становится выше напряжения U«, диоды выпрямителя 10 открываются, и конденсатор Ij начинает подзаряжаться дополнительным током, приведенное значение которого на первичной стороне трансформатора 9 обеспечивает разряд излишне заряженных конденсаторов Ц и 1,2. При «jti 0,5Ч всегда будут обеспечены условия Цу , 25 Uf, и .,5,1 . Следует заметить, что работа преобразователя не может привести к неконтролируемому рдсту напряжения и, так как при ( ) диоды выпрямителя 10 закрыты. Отличия и преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным состоят в следующем. В известном устройстве дополнительный преобразователь напряжения расчитан на полное напряжение питания, что в случае применения во всей схеме одинакового типа транзисторов требует четырех транзисторов для полумостового варианта (или восьми транзисторов для мостовой схемы). В предлагаемом устройстве входное напряжение преобразователя не может превысить величины 0,5 Uf, , а потому число транзисторов в нем сокращено до двух, что упрощает схему и снижает ее массу и габариты. Следует заметить, что при построении преобразователя, рассчитанного на полное напряжение питания, необходимо вновь применять определенные меры по выравниванию напряжений на последовательно включенных транзистор 1Х преобразователя, что также усложняет схему. Вторым отличием предлагаемого устройства является то, что конденсаторы 1. , Ijj и 1 одновременно выполняют роль входного фильтра конвертора, входных плеч полумостового преобразователя и выходного фильтра преобразователя, тогда как в известной схеме все эти функции выполняются отдельными конденсаторами, что ведет к ухудшению массы и габаритов схемы. То,что входной фильтр предлагаемого конвертора выполнен из трех последовательно включенных конденсаторов, не ведет к росту установленной мощности фильтра, так как конденсаторы. 1 и 1 2. выбираются на рабочее напряжение 0,25 Up,, а конденсатор 1 на напряжение 0,5 U,. На практике (при Up с:; 600 В) последовательное соединение электрических конденсаторов часто бывает необходимым из-за отсутствия элементов с достаточно высоким напряжением. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным характеризуется меньшей массой и габаритами, что и делает это устройство более предпочтительным для применения.

Формула изобретения

Однотактный конвертор, содержащий включенный в силовую шину транзисторный ключ, состоящий из двух последовательно, соединенных транзисторов и блока управления, дополнительный источник напряжения на входе конвертора, соединенный через развязывающий диод с общей точкой транзисторови LC-фильтр на выходе конвертора, шунтированный обратным диодом, о тличающийся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных характеристик устройства, дополнительный источник напряжения выполнен в виде полумостоаого преобразователя постоянного напряжения в постоянное, входные и выходные конденсаторы фильтров которого включены согласно в последовательную цепочку, подключенную к входнш зажимам конвертора.

источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах. М., Энергия, 1970.

2.Электронная техника и автоматика. Под. ред. Ю.И. Конева. Вып. 11, М., Сов. радио, 1980, с. 44.

3.Авторское свидетельство СССР № 675554, кл. Н 02 М 3/155, 1977.