Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения - уменьшение массы габаритов и повышение надежности путем уменьшения напряжения на управляемом ключе. Цель достигается введением блокирующего конденсатора 17, подключенного через разделительный диод 14 параллельно первичным обмоткам 1 и 2 первого и второго трансформаторов 3 и 4 соответственно. Энергия индуктивности намагничивания и рассеяния первого и второго трансформаторов 3 и 4 расходуется при запирании управляемого ключа 5 на заряд блокирующего конденсатора 17. Благодаря этому ограничивается на уровне двойного напряжения питания напряжение на закрытом управляемом ключе 5. Дополнительные обмотки 15 и 16 первого и второго трансформаторов 3 и 4 обеспечивают цепь заряда блокирующего конденсатора 17. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s H 02 М 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1.

6 14

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4364336/40-07 (22) 17.11.87 (46) 30.12,90. Бюл, № 48 (71) Винницкий завод радиотехнической аппаратуры (72) С,Д.Рудык, В.Е.Турчанинов, А.Ю,Воробьев, В.В. Орты нский и Г.В. М осе ндз (53) 621.314.58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 902011, кл. Н 02 М 3/315, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1275690, кл. Н 02 М 3/335, 1984. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов и поБЫ, » 1617566 А1 вышение надежности путем уменьшения напряжения на управляемом ключе. Цель достигается введением блокирующего конденсатора 17, подлюченного через разделительный диод 14 параллельно первичным обмоткам 1 и 2 первого и второго трансформаторов 3 и 4 соответственно. Энергия индуктивности намагничивания и рассеяния первого и второго трансформаторов 3 и 4 расходуется при запирании управляемого ключа 5 на заряд блокирующего конденсатора 17. Благодаря этому ограничивается на уровне двойного напряжения питания напряжение на закрытом управляемом ключе

5. Дополнительные обмотки 15 и 16 первого и второго трансформаторов 3 и 4 обеспечивают цепь заряда блокирующего конденсатора 17. 3 ил, 1617566

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов и повышение надежности путем уменьшения напряжения на управляемом ключе.

На фиг,1 и 2 показаны принципиальные схемы предлагаемого однотактного преобразователя постоянного напряжения, примеры исполнения; на фиг.3 — диаграммы токов и напряжений в основных цепях преобразователя, индексы которых соответствуют номеру элемента в цепи.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) содержит цепь из последовательно соединенных первичных обмоток 1 и 2 соответственно первого 3 и второго 4 трансформаторов и управляемого ключа 5 между входными выводами 6 и 7 преобразователя, блок 8 управления, рекуперационный диод 9, выпрямительный диод

10, фильтрующий конденсатор 11, Вторич-

20 ная обмотка второго трансформатора 4 выполнена с llpot о>куточным отводом, т,е. в виде двух секций 12 и 13. В преобразователь введена цепочка из последовательно соединенных разделительного диода 14 и дополнительных обмоток 15, 16 первого 3 и второго 4 трансформаторов, подключенная между входными выводами 6 и 7 преобразователя. Между силовыми выводами управляемого ключа 5 и диода 14, не соединенными с входными выводами б, 7 преобразователя, включен блокирующий конденсатор 17. Один крайний вывод вторичной обмотки (секции 12) второго трансформатора 4 через рекуперативный диод 9 соединен с одним выводом конденсатора 11 и первым выводом вторичной обмотки 18 первого трансформатора 3. Второй вывод вторичной обмотки 18 первого трансформатора 3 через выпрямительный диод 10 соединен с промежуточным отводом вторичной обмотки второго трансформатора 4 Другой крайний вывод вторичной обмотки (секции

13) второго трансформатора 4 соединен с другим выводом конденсатора 11, Согласно фиг.2 преобразователь содержит те же элементы, однако управляемый ключ 5 включен между входным выводом 6 и точкой соединения первичной обмотки 1 первого трансформатора 3 и конденсатора 17.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения (фиг.1) работает следующим образом.

При подаче на базу управляемого ключа б положительного импульса напряжения, формируемого блоком 8 управления, начи25

55 нает протекать ток в первичной цепи преобразователя (интервал t< — tz на фиг.3), который замыкается по цепи 6 — 1 — 2 — 5 — 7 — 6, При этом на вторичной обмотке 18 первого трансформатора 3 возникает импульс напряжения, открывающий выпрямительный диод 10, и энергия из первичной цепи преобразователя поступает в конденсатор 11 и нагрузку по контуру соответственно 18 — 10—

13 -11.

Сердечник первого трансформатора 3 выполняется с высокой магнитной проницаемостью., а сердечник второго трансформатора 4 — с низкой, При этом первый трансформатор 3 можно рассматривать как трансформатор напряжения, а второй трансформатор 4 — как двухобмоточный дроссел ь.

В момент открывания управляемого ключа 5 заряженный на предыдущем этапе до напря>кения источника пигания дополнительный конденсатор 17 разряжается через открытый управляемый ключ 5 по контуру протекания тока 17 — 5 — 16 — 15 — 17. На интервале t,— t2 работы преобразователя ток в первичных обмотках 1, 2 соответственно первого 3 и второго 4 трансформатора нарастает, Происходит накопление энергии в индуктивности намагничивания первого трансформатора 3 и во втором трансформаторе 4 При этом диоды 9 и 14 заперты.

Когда импульс напряжения на базе управляемого ключа 5 становится равным нулю, управляемый ключ 5, диод 10 закрываются (момент р на фиг,3). Под действием

ЗДС самоиндукции, возникающих на обмотках 1, 2 и пбмотках 15, 16 трансформаторов 3 и 4, открывается диод 14 и начинается процесс рекуперации энег ии, накопленной в индуктивности намагничивания этих трансформаторов, При этом конденсатор 17 подключается к последовательно соединенным первичным обмоткам 1, 2, причем к закрытому управляемому ключу 5 прикладывается напряжение 01,,„равное по своему значению удвоенному напряжению питания преобразователя. Кроме того, на вторичной обмотке трансформатора 4 воз икает импульс напряжения, открывающий диод 9, и часть энергии, накопленной во втором трансформаторе 4 на предыдущем этапе работьl преобразователя, передается на конденсатор 11 и нагрузку.

Рекуперация энергии, накопленной в индуктивности намагничивания трансформатора 3, идет на интервале tz — tg. В момент

1з этот процесс прекращается и диод 14 закрывается. На интервале tz-t4 продолжается передача энергии, накопленной в трансформаторе 4, на конденсагор 11 и на1617566 груэку преобразователя, Кроме того, на интервале тз — ц и роисходит подэаряд конденсатора 17 по контуру протекания тока

6 — 1 — 2 — 17 — 15-16 — 7-6, На интервале сг-« ток вторичной обмотки трансформатора па- 5 дает. В момент t4 вновь открывается управляемый ключ 5. При этом рекуперационный диод 9 закрывается, и все описанные процессы повторяются.

Работа преобразователя по фиг.2 ана- 10 логична описанной.

В трансформаторе 4 совмещены функции преобразования напряжения по уровню обеспечения гальванической развязки и фильтрации выходного напряжения преоб- 15 разователя. Изменением отношения числа витков секций 12 и 13 вторичной обмотки второго трансформатора 4 обеспечивается перераспределение функций преобразования энергии между первым 3 и вторым 4 20 трансформаторами, а следовательно, перераспределение их габаритов.

Условием безраэрывности тока конденсатора 11 является равенство отношения числа витков между обмотками 2 и 12 и 25 отношения числа витков между обмотками

1 и 18. Число витков обмотки 15 должно быть равно числу витков обмотки 1, а число витков обмотки 16 — числу витков обмотки 2.

Диаграммы на фиг.3 иллюстрируют ра- 30 боту преобразователя в режиме безразрывного тока конденсатора выходного фильтра

11. Штриховой линией показаны токи в элементах преобразователя, когда это условие не выполняется. 35

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий первый и второй трансформаторы, первичные обмотки которых соединены последовательно и образуют первую цепочку, включенную через угравляемый ключ между входными выводами преобразователя, вторичная обмотка первого трансформатора одним выводом соединена с первым выходным выводом преобразователя, а другим выводом — с первым выводом выпрямительного диода, вторичная обмотка второго трансформатора выполнена с промежуточным отводом и подключена первым крайним выводом к первому выводу рекуперационного диода, а между выходными выводами преобразователя включен фильтрующий конденсатор, отличающийся тем,что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения надежности путем уменьшения напряжения на управляемом ключе, параллельно первой цепочке включена введенная вторая цепочка, состоящая из последовательно соединенных блокирующего конденсатора и разделительного диода, при этом первый вывод блокирующего конденсатора соединен с первым силовым выводом óïравляемого ключа, между вторым силовым выводом управляемого ключа и вторым выводом конденсатора включена введенная третья цепочка, состоящая из последовательно соединенных дополнительных обмоток первого и второго трансформаторов, при этом второй вывод выпрямительного диода соединен с промежуточным отводом вторичной обмотки второго трансформатора, второй вывод рекуперационнога диода подключен к первому выходному вь воду преобразователя, а второй крайний вывод вторичной обмотки второго трансформатора соединен с вторым выходным выводом преобразователя, 1617566

Фиа 2

Составитель В,Моин

Редактор М.Келемеш Техред М.Моргентал Корректор T.Ïàëèé

Заказ 4125 Тираж 502 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113Î35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101