Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны преобразователи постоянного напряжения, преобразующие напряжение одного уровня в напряжение другого требуемого уровня, выполненные по схеме однотактных преобразователей 1 и 2.

Недостатками этих преобразователей являются большие размеры силового трансформатора и повышенные потери мошности в его обмотках, вызванные малым диапазоном изменения .индукции в сердечнике трансформатора, а также большие размеры сглаживающего фильтра, вызванные однополупериодностью схемы выпрямителя, кроме того, они обладают большой инерционностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения, содержащий два однотактных преобразователя с размагничивающими обмотками, работающих - противофазно на общий выпрямитель и выходной L-C-D фильтр, причем входы

однотактных преобразователей подключены параллельно к источнику питания 3.

Недостатком этого преобразователя постоянного напряжения, кроме перечисленных, являются большие размеры силовых трансформаторов и повышенные потери в их обмотках, вызванные малым диапазоном изменения индукции в сердечниках, так как при этом велико число витков обмоток и их активное сопротивление. При применении

10 сердечников с малыми потерями допустимое значение индукции является основным фактором, определяющим габариты силовых трансформаторов преобразователей и число витков в их обмотках.

15 Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей и КПД преобразователя постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения,

20 содержащем две однотактные ячейки, присоединенные к входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторах, подключенных к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена через соответствующий

выпрямитель к общему L-С-D фильтру, выходные трансформаторы снабжены соответствующими обмотками, соединенными между собой согласно-последовательно и подключенными к последовательной цепи, состоящей из введенных резистора и диода, кроме того, параллельно ввё деному резистору может быть включен конденсатор.

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

Устройство состоит из двух однотактных преобразователей напряжения, работающих противофазно на общий диодно-индуктивноемкостной фильтр 1-2-3.

Каждый из однотактных преобразователей состоит из силового транзистора 4(5), подключенного к силовому трансформатору 6(7), содержащему первичную 8(9), размагничивающую 10(11), выходную 1.2(13) и дополнительную 14(15) обмотки. При этом вторичные обмотки трансформаторов подсоединены к L-С-D фильтру 1-2-3 через выпрямительные диоды 16(17), а дополнительные обмотки соединены друг с другом через диод 18 и резистор 19. К размагничивающим обмоткам присоединены рекуперационные диоды 20 и 21.

Силовые транзисторы 4 и 5 включаются попеременно, так как управляющие напряжения на их базах сдвинуты по фазе на 180° относительно друг друга. Когда полоUг JL J

жительныи импульс, подаваемый на базу, включает силовой транзистор 4, выпрямительный диод 16 начинает проводить ток и энергия поступает на выходной дроссель 2 и нагрузку преобразователя. На этом этапе начинает увеличиваться намагничивающий ток в первичной обмотке 8 силового трансформатора 6, намагничивая его в прямом направлении.

В то же время за счет ЭДС на обмотке 14 начинает протекать ток по цепи 14- 18 -19-15-Г-14, при этом происходит намагничивание силового трансформатора 7 в обратном направлении путем протекания намагничивающего тока по дополнительной обмотке 15. Когда импульс на базе силового транзистора 4 становится равным нулю, транзистор 4 выключается, выпрямительный диод 16 запирается и часть энергии, накопленной в дросселе 2, передается через щунтирующий диод 1 в нагрузку преобразователя. Одновременно с этим намагничивающий ток силового трансформатора 6 начинает убывать, протекая через размагничивающую обмотку 10 и рекуперационный диод 20, замыкаясь через источник питания преобразователя постоянного напряжения. В это же время идет процесс естественного размагничивания трансформатора 6.

При подаче положительного импульса на базу силового транзистора 5 транзистор 12 открывается, выпрямительный диод 19 начинает проводить, и энергия через выходной дроссель 2 начинает поступать в нагрузку преобразователя.. Во время открытого состояния коммутирующего транзистора 5 силовой трансформатор 7 намагничивается в прямом направлении путем протекания намагничивающего тока по первичной обмотке 9, а силовой трансформатор 6 намагничивается в обратном направлении, путем протекания его намагничивающего тока по дополнительной обмотке 14, по цепи 15-14-18-19 за счет возникщей ЭДС на обмотке 15. Когда импульс на базе транзистора 5 становится равным нулю, он выключается, выпрямительный диод 17 запирается, часть энергии, накопленной в дросселе, передается через диод 1 в нагрузку преобразователя, поддерживая ток нагрузки преобразователя постоянным. Одновременно с этим начинается процесс естественного размагничивания трансформатора 7 путем протекания его намагничивающего тока через размагничивающую обмотку 13 и рекуперационный диод 17. При подаче положительного.лш)ул1/са на базу силового транзистора 4 все процессы повторяются.

Резистор 21 служит ограничителем тока и предотвращает чрезмерное увеличение тока силовых транзисторов при насыщении сердечников силовых трансформаторов преобразователя в обратном направлении по цепи 15-14-18-19-15.

На фиг. 2 показаны ток коллектора силового транзистора 4, ток коллектора силового транзистора 5, напряжение на обмотке 8, напряжение на обмотке 9, напряжение на резисторе 19.

В известных однотактных преобразователях изменение индукции в сердечниках трансформаторов не превыщает значения AB BS-В ft (Bj - индукция насыщения материала сердечниика, Bfi- остаточная индукция в материале сердечника при напряженности внещнего магнитного поля равной нулю) в данном техническом рещении изменение индукции в сердечниках может достигать значения АВ 2В,

Таким образом, в данном преобразователе путем введения цепи взаимного пере- магничивания силовых трансформаторов диапазоны изменения индукции в сердечниках трансформаторов увеличены, а габариты силовых трансформаторов преобразователя и потери в их обмотках, по сравнению с известным техническим ращением, уменьщены.

Для уменьщения мощности, выделяемой в резисторе .19 в виде тепла, целесообразно параллельно резистору устанавливать конденсатор, емкость которого выбирается из условия, что сопротивление конденсатора на частоте следования импульсов напряжения значительно меньще сопротивления резистора 19.

Формула изобретения

. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий две однотактные ячейки, подключенные к входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторах, подключенных к первичной обмотке выход- ного трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена через соответствующий выпрямитель к общему L-С-D-фильтру, отличающийся тем, что, с целью улучщения массогабаритных показателей и повыщения КПД, выходные трансформаторы снабжены соответствующими дополнительными обмотками, соединенными между собой согласно-последовательно и подключенными к последовательной цепи, состоящей из введенных резистора и диода.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

Фиг.