Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано при проектировании вторичных источников электропитания. Цель - уменьшение массы и габаритов и повышение КПД. Устр-во содержит управляемый ключ 5 и последовательно соединенные первичные обмотки 1. 2 первого и второго трансформаторов 3, 4. Вспомогательная обмотка 19 первого трансформатора 3 соединена с первичной обмоткой 2 через цепь дополнительного диода 20. Путем введения цепи перемагничивания трансформатора 3 увеличен диапазон изменения индукции в сердечнике этого трансформатора . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOIAfl ET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) 1617566 (21) 4783103/07 (22) 16.01.90 (46) 23.01.92. Бюл. hk 3

4„

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) Производственное обьединение "Маяк" (72) С.Д.Рудык, 8,Е.Турчанинов, А.Ю.Воробьев и С.В.Корнеев (53) 621.314,58 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 1617566, кл. Н 02 М 3/335, 1987. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

„„5Q „„1707712 А2 (57) Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано при проектировании вторичных источников электропитания.

Цель — уменьшение массы и габаритов и повышение КПД. Устр-во содержит управляемый ключ 5 и последовательно соединенные первичные обмотки 1, 2 первого и второго трансформаторов 3, 4. Вспомогательная обмотка 19 первого трансформатора 3 соединена с первичной обмоткой 2 через цепь дополнительного диода 20. Путем введения цепи перемэгничивания трансформатора 3 увеличен диапазон изменения индукции в сердечнике этого трансформатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1707712

Изобретение относится к электротехнике, может hm использовано в системах вторичного электропитания и является усовершенствованием изобретения по авт. св. hh 1617566.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов и повышение КПД.

На фиг.1 показана принципиальная схема однотактного преобразователя постоянного напряжения; на фиг.2 — то же, вариант исполнения; на фиг,3 — диаграмма токов и напряжений в основных цепях преобразователя, индекс которых соответствует номеру элемента цепи, Однотактный преобразователь постоянного напряжения (фиг.1). содержит цепь иэ последовательно соединенных первичных обмоток 1, 2 соответственно первого 3 и второго 4 трансформаторов и управляемого ключа 5, включенную между входными выводами 6, 7 преобразователя, блок 8 управления, рекуперационный диод 9, выпрямительный диод 10, фильтрующий конденсатор 11. Вторичная обмотка второго трансформатора 4 выполнена с промежуточным отводом, т.е. в виде двух секций 12, 13. В преобразователь введена цепочка иэ последовательно соединенных разделительного диода 14 и дополнительных обмоток 15, 16 первого 3 и второго 4 трансформаторов, подключенная между входными выводами 6, 7 преобразователя.

Между силовыми выводами управляемого ключа 5 и диода 14, не соединенными с входными выводами 6, 7 преобразователя, включен блокирующий конденсатор 17.

Один крайний вывод вторичной обмотки (секции 12) второго трансформатора 4 через рекуперационный 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.

Вспомогательная обмотка 19 первого трансформатора 3 соединена с первичной обмоткой 2 второго трансформатора 4 через цепь дополнительного диода 20. Последовательно с дополнительным диодом 20 может быть включен токоограничительный элемент 21 (показан пунктиром), В качестве токоограничительного элемента 21 может быть использован резистор, Для уменьшения мощности, выделяемой в токоограничительном элементе 21, послед5

1О

55 ний может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и дросселя,Кроме того, энергия, затрачиваемая в токоограничительном элементе, может использоваться для питания вспомогательных узлов преобразователя. Пример использования части этой энергии для формирования сигнала запуска устройства ограничения зарядного тока входного фильтра преобразователя показан на фиг.2.

8 варианте по схеме фиг,2 преобразователь, кроме элементов, содержащихся в варианте Ilo схеме фиг.1, содержит входной выпрямитель 22, входной фильтр 23 и устройство ограничения зарядного тока входного фильтра преобразователя 24.

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

При подаче на базу управляемого ключа

5 положительного импульса напряжения, формируемого блоком 8 управления, начинает протекать ток в первичной цепи преобразователя 15 (интервал времени ti — т2 на фиг,3), который замыкается по цепи 6-1-2-57-6. 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 напряжения источника питания блокирующий конденсатор 17 разряжается через открытый управляемый ключ 5 по контуру протекания тока 17-5-16-15-17. На интервале времени ti t2 работы преобразователя ток в первичных обмотках 1, 2 соответственно первого 3 и второго 4 трансформаторов нарастает. Происходит накопление энергии в трансформаторах. При этом диоды 9, 14 и

20 заперты.

Когда управляющий импульс управляемого ключа 5 становится равным нулю, управляемый ключ 5, диод 10 закрываются (момент времени 12 на фиг.3). Под действием ЭДС самоиндукции, возникающих на обмотках 1, 2 и обмотках 15, 16 трансформаторов 3 и 4, открывается диод 14 и начинается процесс рекуперации энергии, 1707712 накопленной в индуктивности намагничивания этих трансформаторов. При этом конденсатор 17 подключается к последовательно соединенным первичным обмоткам 1, 2 трансформаторов 3, 4, а к 5 закрытому управляемому ключу 5 прикладывается напряжение, равное удвоенному напряжению питания преобразователя

Елит. Кроме того. на вторичной обмотке трансформатора 4 возникает импульс на- 10 пряжения, открывающий диод 9, и часть энергии, накопленной во втором трансформаторе 4 на предыдущем этапе работы преобразователя, передается на конденсатор

11 и нагрузку. 15

Рекуперация энергии, накопленной в индуктивности намагничивания трансформатора 3, идет на интервале времени tz-u.

B момент времени 1з этот процесс прекращается и диод 14 закрывается. 20

На интервале времени тз — t4 продолжается передача энергии, накопленной в трансформаторе 4, на конденсатор 11 и нагрузку преобразователя R<.

Кроме того, на интервале времени тз-t4 25 происходит подзаряд конденсатора 17 по контуру протекания тока 6-1-2-17-15-16-7-6.

На интервале времени tq-t4 ток вторичной обмотки трансформатора 4 падает.

Одновременно с описанными процес- 30 сами на интервале времени t2-t4 за счет

ЭДС самоиндукции на первичной обмотке 2 второго трансформатора 4, начинает протекать ток по цепи 2-20-19-2. При этом происходит намагничивание первого 35 трансформатора 3 в обратном направлении путем протекания намагничивающего тока по вспомогательной обмотке 19 первого трансформатора 3. Введенный токоограничивающий элемент 21 предотвращает через- 40 мерное увеличение тока управляемого ключа 5 при насыщении сердечника первого трансформатора 3 в обратном направлении.

Кроме того, он позволяет выбирать диапазон размаха индукции в сердечнике пер- 45 вого трансформатора 3, соответствующий максимальной величине его магнитной проницаемости, за счет чего могут быть уменьшены ток и потери в управляемом ключе 5.

В момент времени т4 вновь открывается управляемый ключ 5. При этом рекуперационный диод 9 и введенный диод 20 закрываются, и все описанные процессы повторяются, Работа преобразователя по фиг.2 аналогична описанной, Отличительной особенностью данного преобразователя является то, что энергия, затрачиваемая в токоограничительном элементе 21, используется для формирования сигнала запуска устройства ограничения зарядного тока преобразователя.

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

Условием беэразрывности тока конденсатора 11 является равенство отношения числа витков между обмотками 2 и 12 отношению числа витков между обмотками 1 и 18.

Число витков обмотки 15 должно быть равно числу витков обмотки 1, а обмотки

16 — числу витков обмотки 2.

Формула изобретения

1. Однотактный преобразователь постоянного напряжения по авт. св. М 1617566, отличающийся тем,что,сцелью уменьшения массы и габаритов и повышения КПД, в первый трансформатор введена вспомогательная обмотка, подключенная через цепь введенного дополнительного диода к первичной обмотке второго трансформатора.

2, Преобразователь по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что в цепь дополнительного диода последовательно включен введенный токоограничительный элемент.

1707712

Составитель А. Воробьев

Редактор В. Данко Техред М.Моргентал Корректор M. Демчик

Заказ 213 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Проиэводственно-издательскиЯ комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101