Двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель - повышение КПД. Устр-во содержит трансформатор 1, обмотки которого выполнены в виде двух секций 2,3, расположенных на симметричных участках магнитопровода. Блок 17 управления вырабатывает управляющее напряжение для полупроводниковых ключей 10. 11, переключение которых приводит к появлению переменного напряжения на первичных 4, 5 и вторичных 6, 7 полуобмотках . Неявные индуктивности рассеивания между первичными 4, 5 и вторичными 6, 7 полуобмотками позволяют снизить сквозные токи в выпрямительных диодах 14. 15 и транзисторных ключах 10.11. Дополнительные полуобмотки 8, 9 необходимы для снижения индуктивного выброса напряжения на транзисторных ключах 10,11. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 76 v Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02.М 3/337

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

4" а6Ы ЦЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

7Á

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4459953/07 (22) 06.06.88 (46) 07.05,91. Бюл. М 17 (72) Э,А.Мурадханян, О,К.Каэанчян, Ж,А.Мкртчян и С.А. Сафарян (53) 621.314,058 (088.8) (56) Глебов Б.А. Магнитно-транзисторные преобразователи напряжения для питания

РЭА. — M. Радио и связь, 1981, с.25, рис. 3.11.

Бас A.À. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. — M. Радио и связь, 1987, с, 365, 366, рис. 9;13;

Авторское свидетельство СССР

hh 1457115, кл. Н 02 M 3/335, 18,05.87, (54) ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

„„5U„„1647803 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель — повышение КПД. Устр-во содержит трансформатор 1, обмотки которого выполнены в виде двух секций 2, 3, расположенных на симметричных участках магнитопровода. Блок 17 управления вырабатывает управляющее напряжение для полупроводниковых ключей

10, 11, переключение которых приводит к появлению переменного напряжения на первичных 4, 5 и вторичных 6, 7 полуобмотках. Неявные индуктивности рассеивания между первичными 4, 5 и вторичными 6, 7 полуобмотками позволяют снизить сквозные токи в выпрямительных диодах 14, 15 и транзисторных ключах 10, 11. Дополнительные полуобмотки 8, 9 необходимы для снижения индуктивного выброса напряжения на транзисторных ключах 10, 11. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техЦелью изобретения является повышение КПД двухтактного преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

На фиг. 1 приведена схема электрическая двухтактнога преобразователя постоянного напряжения в; на фиг. 2трансформатор преобразователя.

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит трансформатор 1, обмотки которого выпалнены в виде двух секций 2 и 3, каждая из которых содержит первую 4 и вторую 5 первичные полуобматки, первую 6 и вторую 7 вторичные полуобмотки и первую 8 и вторую 9 дополнительные палуобмотки, первый 10 и второй 11 транзисторные ключи, первый 12 и второй 13 возвратные диоды, два выпрямительных диода 14 и 15, фильтр

16, блок 17 управления.

Данное техническое .решение вносит лишь режимные улучшения, не изменяя общий принцип рабаты двухтактнага преобразователя, Режимные улучшения обусловлены введением неявно присутствующих индуктивнастей рассеивания между первичными полуабмотками 4 и 5 секций 2 и 3, между вторичными палуобматками 6 и

7, а также введением переходной индуктивнасти между входом и выходом трансфарматора 1. При этом имеет места перекрестная передача энергии от первичной полуобматки одной секции на вторичную полуабматку другой секции через переходную индуктивность рассеивания.

Рассмотрим сначала как осуществляется ограничение сквозных токов, учитывая при этом, чта транзисторные ключи 10 и 11 управляются общеизвестными методами . для нерегулируемых и регулируемых преобразователей от блоха 17 управления. Допустим, в начале второго полупериада работы преобразователя открывается ключ 11, а ключ 10 несмотря на наличие запирающего сигнала на его управляющем входе остается открытым на конечное время. Напряжение питания конвертора в этом промежутке времени оказывается не коратказамкнутым, а

50 подключенным на индуктивность рассеивания между полуобмотками 4 и 5.

Поскольку за время выключения ключа 55

10 не происходит передачи энергии с входа на выход трансформатора, ток через ранее открытый диод 15 и полуобмотку 7 продолжает обеспечиваться энергией дросселя фильтра 16. По истечении времени выключения ключ 10 закрывается, полярность напряжения на всех обмотках трансформатора 1 меняется на обратную по сравнению с предыдущим полупериодом. Открывается диод 14, а диод t5 на конечное время восстановления обратного сопротивления также остается открытым.

Суммарное напряжение полуобмоток 6 и 7 оказывается приложенным к индуктивности рассеивания между палуобмотквми 6 и 7, По окончании запирания диода 15 начинается рабочий режим непосредственной передачи энергии на выход преобразователя ат полуабмотки 5 секции 3 через полуобмотку 6 секции 2 и диод 14. При этом имеет место накопление части передаваемой энергии в перекрестной индуктивности рассеивания.

Одновременно через палуобмотку 6 в нагрузку передается также часть энергии предыдущего полупериода, накопленная в перекрестной индуктивности между полуобмотками 4 и 9, Незначительная часть энергии предыдущего полупериода, обусловленная неидеальностью магнитной связи между полуабмотками 4 и 6 секции 8, возвращается в источник питания через дополнительную полуабмотку 8 и открывающийся диод 12, когда напряжение на палуобмотке 4 достигает своего.максимальнога значения. Коэффициент трансформации между полуобмотками 8 и 4 принят несколько меньше единицы, Соответственно этому дополнительный выброс напряжения на транзисторе 10 не превышает значения (1,03 — 1,07) от величины входного напряжения.

Аналогичные процессы имеют место в следующем палупериоде, когда открывается ключ 10, закрывается ключ 11, открывается диод 15 с последующим закрытием диода

14 и передачей энергии от полуобмотки 4 секции 2 к палуабмотке S секции 3 через перекрестную индуктивность рассеивания между ними.

Наличие неявно выраженных индуктивностей рассеивания обеспечивает непреpblBHocTb или плавное изменение тока в источнике питания в переходных режимах переключения силовых транзисторов, и плавное нарастание и спад тока во всех режимах, в том числе при регулировании посредством Ш ИМ. Это существенно уменьшает уровень высокочастотных помех, создаваемых процессами переключения.

Из отличительных особенностей функционирования преобразователя следует также, чта перекрестная индуктивность рассеивания между первичными и вторичными

1647803 полуобмотками способствует уменьшению пульсации тока не только во входной цепи, но и на выходе преобразователя путем накопления за время рабочего импульса (открытого состояния транзисторного ключа в 5 каждом полупериоде) части энергии с последующей ее передачей на выход преобразователя за время пауз, как это характерно для дросселя выходного фильтра 16.

Следовательно, перекрестная индук- 10 тивность рассеивания между первичными и вторичными полуобмотками одновременно дополняет функции выходного фильтра и способствует снижению потерь от сквозных токов, повышению КПД надежности и сни- 15 жению уровня помех. При этом трансформатор 1 реализуется на обычных серийных сердечниках простым разделением рабочего участка магнитопровода и его окна на две равные симметричные части без увеличения 20 габаритов и веса трансформатора.

На фиг. 2 представлены примеры размещения секций 2 и 3 на магнитопроводах стержневого (a), броневого (б) и торроидального(в) типов, причем эффективность от ре- 25 ализации изобретения наибольшая при использовании П-образного сердечника, где расстояние между центрами секций обмоток наибольшее.

Формула изобретения

1. Двухтактный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, обмотки которого выполнены в виде двух секций, располо- 35 женных на симметричных участках магнитопровода, каждая из которых состоит из первичной, вторичной и дополнительной полуобмоток, первый и второй транзисторные ключи, выводы управления которых подсоединены к выходу блока управления, первые силовые выводы — к первому входному выводу, а вторые силовые выводы присоединены соответственно к началу первой первичной полуобмотки и к концу второй первичной полуобмотки, свободные выводы которых подключены к второму входному выводу, присоединенному к первым выводам первого и второго возвратных диодов, вторые выводы которь,х подключены соответственно к началу первой дополнительной полуобмотки и к концу второй дополнительной полуобмотки, свободные выводы которых присоединены к первому входному выводу, два выпрямительных диода, образующих с первой и второй вторичными полуобмотками двухполупериодный выпрямитель, выходные зыводы которого соединены через фильтр с выходными выводами, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, первая и вторая вторичные полуобмотки включены так, что протекание тока по каждой из первичных полуобмоток вызывает появление тока во вторичной полуобмотке противоположной секции.

2, Преобразователь по и. 1,отлича юшийся тем, что отношение витков первичных к дополнительным полуобмоткам выбрано в пределах 1,03 — 1,07.