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

1 .

Изобретение относится к электро1технике и может быть, использовано во. вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны преобразователи напряжения, преобразующие напряжение одного уровня в напряжение другого требуемого уровня tn и 2.

Такие преобразователи находят широкое применение в источниках питания с бестрансформаторным входом (с промежуточным повышением частоты) , питающихся от промышленной сети, однако указанные преобразователи имеют большие габариты и недостаточно надежны в работе

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее два однотактных преобразователя, сдвоенных на общий выходной диодно-индуктивноемкостной фильтр,, каждый из которых состоит из коммутирующего транзистора, силового трансформатора с размагничивающей обмо.ткой и рекуперационного диода,-примем входы преобразователей подключены параллельно к источнику питания 3.

Недостатком этого преобразователя является наличие высокого напряжения, равного двойному напряжению источника питания (2Un) на закрытых транзисторах в момент рекуперации энергии трансформатора через об10мотку размагничивания. Это приводит к увеличению мгновенной рассеиваемой мощности на коллекторах транзисторов, к потерям в обмотке размагничивания, снижает надежность; и

15 КПД преобразователя. .

При этом величина напряжения на коллекторах закрытых транзисторов ограничивается уровнем 2Un только в 20 случае, если коэффициент индуктивной связи между первичной и размагничивающей обмотками силовых .трансформаторов близок к единице. Для этого необходим бифилярный способ намотки указанных обмоток. Трансформаторы в этом случае имеют значительные габариты и нетехнологичны Отказ от бифилярного способа намотки приводит к тому, что при закрывании транзисторов имеет место выброс напрян(ения, обусловленный индуктивностью рассеяния первичной обмотки трансформатора Напряжение на закрытых транзисторах устанавливается равным сумме двойного напряжения источника питания (21),) ампли туды упомянутого выброса, при этом возрастает мгновенная рассеиваемаямощность на коллекторах транзисторов, снижается надежность преобразователя и его КПД. В известный преобразователь с целью уменьшения выбросов вводятся специальные ограничители, выбросов, что усложняет схему, снижает КПД преобразователя, его весогабаритные показатели и надежность. Цель изобретения - улучшение весогабаритных показателей устройства повышение его надежности и КПД. Поставленная цель достигается те что в преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем две последовательно присоединенные к входным выводам инверторные ячейк каждая из которых содержит ключевой элемент, подсоединенный к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через со ответстйующий выпрямитель присоединена к общему L-C-D-фильтру, выход которого присоединен к выходным выводам, причем точка присоединения каждого ключевого элемента с -одним из выводов первичной обмотки соотве ствующего выходного трансформатора подключена к соответствующему перво му электроду рекуперационного диода параллельно входным выводам присоединен введенный емкостной делитель напряжения, средняя точка которого соединена с другими выводами первич ных обмоток выходных трансформаторов, а каждая из крайних точек этого делителя напряжения подключена к соответствующим вторым электродам рекуперационнык диодов. На фиг, 1 приведена схема устройства, на фиг, 2 - временные диаграммы его работы. В данном преобразователе напряже ния к источнику питания подключены дза последовательно соединенных однотактных преобразователя напряжения Первый преобразователь состоит из коммутирующего транзистора 1, входного конденсатора 2, силового трансформатора 3, рекуперационного диода 4 и однотактного выпрямителя 5, работающего на общий диодно индуктивно-емкостной фильтр 6-7-8, второй - из коммутирующего тоанзистооа 9, входного конденсатора 1(1, силового трансформатора 11, рекуперационного диода 12 и однотактного выпрямителя 13о Транзисторы 1 и 9 работают поочередно и управляются импульсами напряжения, сдвинутыми на половину периода коммутации устройства Предположим, что транзистор 1 открыт, .а транзистор 9 закрыт При этом к первичной обмотке трансформатора 3 прикладывается напряжение, равное Un К закрытому диоду k прилон ено обратное напряжение U, Контур протекания тока первичной обмотки трансформатора 3 в этот момент времени замыкается по цепи 2-1-3-2. При закрывании транзистора 1 на 1первичной обмотке трансформатора 3 возникает ЭДС самоиндукции, под воздействием которой открывается диод и энергия, запасенная в трансформаторе во время открытого состояния транзистора 1, рекуперирует на емкость 10„ При этом напряжение на конденсаторе 2, равное Up/2, и ЭДС самоиндукции первичной обмотки трансформатора, paBHoe.-Up/i, складываются, и к закрытому транзистору 1 прикладывается напряжение, равное напряжению источника питания, , Процесс открывания и закрывания транзистора 9 протекает аналогично, 8момент открывания транзистора 9 контур протекания тока в первичной обмотке трансформатора 11 замыкается по цепи 10-11-9-10, контур протекания тока во вторичной обмотке трансформатора замыкается по цепи 11-137-8-11. При закрывании транзистора 9на первичной обмотке трансформатора 11 возникает ЭДС самоиндукции, под воздействием которой открывается диод 12, и рекуперация энергии, накопленной в трансформаторе 11 за время открытого состояния транзистора 9 идет по контуру 11-12-2-11. Напряжение на закрытом коммутирующем транзисторе 9 и рекуперационном 5 диоде 1.2 равно напряжению источника питания. В течение времени, когда оба коммутирующих транзистора 1 и 9 закрыты, часть энергии, накопленной виндуктивности фильтрч, передается через шунтирующий диод 6 в нагрузку о Таким образом к-закрытым коммутир ющим транзисторам и рекуперационным диодам описываемого устройства прикладывается напряжение, равное У.. В известном устройстве {3 размаг ничивание трансформатора осуи1ествляется через дополнительную обмотку размагничивания, при этом имеют мес то паразитные выбросы напряжения на закрытых коммутирующих транзисторах преобразователя, обусловленные индуктивностью рассеяния трансформатора. В предлагаемом устройстве исключается размагничивающая обмотка тран форматора в каждом из однотактных преобразователей о При переключении индуктивности трансформатора из сое тояния намагничивания к размагничиванию не происходит паразитного выброса напряжения, так как оба процесса протекают в одной обмотке тра форматора. Исключение размагничивающей обмотки в трансформаторах дает возмож ность, упростив конструкцию трансформатора , не только уменьшить его габариты и вес, но и повысить КПД трансформатора, поскольку размагничивающ.ая обмотка в известном устройстве выполняется более тонким пров.одом, чем первичная обмотка, имеет большое сопротивление и вносит боль шие потери. Отсутствие паразитного выброса |напряжения на закрытых коммутирующих транзисторах повышает надежность устройства и уменьшает мгновенную ;рассеивавмую мощность на коммутирующих транзисторах. 3 Предлагаемое техническое решение обеспечивает улучшение весогабаритных показателей, повышение надежно- сти и КПД в сравнении с известным решением. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий две последовательно,-присоединенные к входным выводам одибфазные инверторные ячейки, каждая из которых содержит ключевой элемент, подсоединенный к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через соответствующий выпрямитель присоединена к общему L-C-D-фильтру, выход которого подключен к выходным выводам, причем точка присоединения каждого ключе- . аого элемента с одним из выводов первичной обмотки соответствующего выходного трансформатора -Подключена к соответствующему первому электроДУ рекуперационного диода, о т л ичающийся тем, что, с целью улучшения весогабаритных показателей, КПД и надежности, параллельно входным выводам присоединен введенный емкостной делитель напряжения, средняя точка которого соединена с другими выводами первичных обмоток выходных трансформаторов, а каждая из крайних точек этого делителя напряжения подключена к соответствующим вторым электродам рекуперационных диодово Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР 576647. кл. Н 02 М 7/537, . 2,Электронная техника в автоматиквс Сборник. Под ред. Ю.П.Конева, М., -Сово радио, 1977. вып. 9, с. 95 рисо 10о 3, Электроника, 1978, т, 51, . 3, с. 50-56.

7

/WYX.

6 - Ik,

/y

Ur.

a.

iif. .XV X .X yx X V

% x v

фуг. .xXX x v