Преобразователь постоянного напряжения
Использование: преобразование постоянного напряжения в системах вторичного Электропитания. Сущность изобретения: блок управления 19 -генерирует импульсы управления транзисторными ключами 1,2,7 и 8. В течение времени, когда ключи 1, 2 открыты, а ключи 7, 8 закрыты, через нагрузку 24 одновременно текут линейно нарастающий ток обмотки 5 дросселя 6, трансформируемый через обмотки 3 и 12 трансформатора 4, и линейно спадающий ток обмотки 22 дросселя 11. В течение другого полупериода, когда ключи 7, 8 открыты, а ключи 1, 2 закрыты, через нагрузку 24 одновременно текут линейно нарастающий ток обмотки 10 дросселя 11, трансформируемый через обмотки 9 и 13 трансформатора 4, и линейно спадающий ток обмотки 20 дросселя 6. Ток нагрузки 24 имеет небольшую пульсацию, обусловленную различием скоростей нарастания и спада тока в обмотках дросселей.2 ил. .. Ц..К.Д 7 (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (ч)э Н 02 M 3/337
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4920454/07 (22) 19.03.91 (46) 07,03,93, Бюл, ¹ 9 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) И. Г, Пономарев, А. Л. Свительский, А, Г, Мясников и И. А, Гринчук (56) Авторское свидетельство СССР
N 951596, кл. Н 02 М 3/335, 1980.
Авторское свидетельство СССР
N - 1317598, кл. Н 02 M 3/335, 1985, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование; преобразование постоянного напряжения в системах вторичного электропитания. Сущность изобретения: блок управления 19 генерирует импульсы управления транзисторными ключами 1, 2, 7
„„. Ж „„1800507 А1 и 8, В течение времени, когда ключи 1, 2 открыты, а ключи 7, 8 закрыты, через нагрузку 24 одновременно текут линейно нарастающий ток обмотки 5 дросселя 6, трансформируемый через обмотки 3 и 12 трансформатора 4, и линейно спадающий ток обмотки 22 дросселя 11. В течение другого полупериода, когда ключи 7, 8 открыты, а ключи 1, 2 закрыты, через нагрузку 24 одновременно текут линейно нарастающий ток обмотки 10 дросселя 11, трансформируемый через обмотки 9 и 13 трансформатора
4, и линейно спадающий ток обмотки 20 дросселя 6. Ток нагрузки 24 имеет небольшую пульсацию, обусловленную различием скоростей нарастания и спада тока в обмотках дросселей. 2 ил.
1800567
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры.
Цель изобретения — уменьшение пульсаций, повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей преобразователя.
На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения; на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.
Преобразователь постоянного напряжения содержит первую силовую цепь, включающую в себя транзисторные ключи 1 и 2 (число последовательно соединенных транзисторных ключей выбирается таким, которое обеспечивает оптимальный по напряжению режим работы каждого ключа), последовательно с которой включены первая первичная обмотка 3 трансформатора 4 и первичная обмотка 5 дросселя 6, и вторую силовую цепь, включающую транзисторные ключи 7 и 8 и последовательно включенную вторую первичную обмотку 9 трансформатора 4 через первичную обмотку 10 дросселя 11. Вторичные обмотки
12 и 13 трансформатора 4 через диоды 14 и
15 соответственно подключены к выходным выводам 16 и 17, между которыми включен фильтрующий конденсатор 18, Выходные выводы блока 19 управления соединены с управляющими выводами транзисторных ключей 1, 2, 7 и 8, Вторичная обмотка 20 дросселя 6 через диод 21 и вторичная обмотка 22 дросселя 11 через диод 23 подключены соответственно к выходным выводам 16 и
17. Позицией 24 на фиг. 1 обозначена нагрузка преобразователя.
Преобразователь работает следующим образом.
Блок 19 управления, на который по цепи обратной связи могут поступать сигналы датчиков токов и напряжений, вырабатывает импульсы управления транзисторными ключами 1, 2, 7 и 8.
Необходимо отметить, что наибольший положительный эффект при работе устройства достигается в случае, когда выполняются следующие условия:
W20 W22 W12 . ч 13 2 живых вх (1)
WS W10 1 3 Wg Овх где W20 u Ws — числа витков обмоток 20 и 5 дросселя 11;
М/22 и %10 — числа витков обмоток 22 и
10 дросселя 11;
Wg. М/12, W13 и W3 — числа витков обмоток 9, 12, 13 и 3 трансформатора 4;
Рассмотренный выше режим работы преобразователя, как уже отмечалось, воз50 можен лишь при выполнении условий (1), поскольку в этом случае справедливо также соотношение:
tH=tc (2) где tH u tc — время нарастания и спада тока в дросселях 6 и 11.
В случаях, когда условия (1) не выполняются, справедливо другое соотношение, получаемое из условия равенства накапливаемой и отдаваемой за один период в нагрузку 24 мощностей дросселями 6 и 11;
0вых и Uex — величины выходного и входного(питающего) напряжения преобразователя, При выполнении условий (1) очередные импульсы управления U1,2 и U7,в (фиг. 2) в момент времени t1 переводят транзисторные ключи 1 и 2 в открытое состояние, .а ключи 7 и 8- в закрытое состояний, в результате чего к цепи "обмотка 3 трансформатора
4 — обмотка 5 дросселя 6" прикладывается напряжение Uex, которое делится между указанными обмотками поровну.
Начиная с момента t1 в цепи обмотки 3 трансформатора 4 и обмотки 5 дросселя 6 протекает линейно нарастающий ток i3,в, а в цепи обмотки 12 трансформатора 4 — линейно нарастающий ток I12. Одновременно с этим, в цепи обмотки 22 дросселя 11 протекает линейно спадающий ток i22, скорость уменьшения которого при выполнении условий (1) равна скорости нарастания тока 112.
Поскольку ток нагрузки 124 в течение времени t1 — t2 равен сумме токов 12 и l22, то, как видно из диаграммы на фиг. 2, величина тока 124 в течение указанного времени будет постоянной, В момент времени 12 импульсы управления U12.и 07Я блока 19 переводят транзисторные ключи 1, 2 в закрытое состояние, а транзисторные ключи 7, 8 — в открытое состояние, При этом в течение времени 12 — 13 в схеме устройства протекают процессы, аналогичные тем, которые имели место в тече-, ние t1-t2, с той разницей, что линейно нарастающие точки протекают в цепи "обмотка 9 трансформатора 4 — обмотка 10 дросселя 11" (ток ig 10) и в цепи обмотки 13 трансформатора 4 (ток l13), а линейно спадающий ток — в цепи обмотки 20 дросселя 5 (ток i20). Ток нагрузки i24 в течение времени
t2 — t3также постоянен по величине, поскольку он равен сумме токов l13 и I20.
В момент времени 13транзисторные ключи 1, 2 снова открываются, а транзисторные ключи 7, 8 — закрываются и процесс повторяется, обеспечивая протекание постоянного тока в цепи нагрузки 24
1800567
tc тн+тп (3) где t> — время паузы, соответствующее закрытому состоянию всех транзисторных ключей.
На фиг. 2 такой режим показан, начиная с момента времени. Рассмотрим процессы, имеющие место в преобразователе при выполнении. условия (3).
В течение времени тз-t6 транзисторные ключи 1 и 2 открыты и через обмотку 3 трансформатора 4 и обмотку 5 дросселя 6 протекает линейно нарастающий ток 1з,в, через обмотку 12 трансформатора 4 — линейно нарастающий ток 112, а через обмотку 22 дросселя 11 — линейно спадающий ток 1 г.
Ток нагрузки 24 при этом немного увеличивается по линейному закону, поскольку скорость нарастания тока 1д2 больше скорости спадания тока izz и, следовательно, полной взаимной компенсации изменений этих токов не происходит.
В момент та транзисторные ключи 1 и 2 закрываются и до момента t7 закрыты все транзисторные ключи. В это время в нагрузку 24 текут линейно спадающие токи обмотки 20 дросселя 6 (ток iso) и обмотки 22 дросселя 11 (ток 1гг), Как видно из фиг. 2, это приводит к появлению небольшой пульсации тока 124.
В момент t7 открываются транзисторные ключи 7 и 8 и в течение времени tz-ta через обмотку 9 трансформатора 4 и обмотку 10 дросселя 11 протекает линейно нарастающий ток ig. В момент tg транзисторные ключи 1 и 2 снова открываются и далее процесс продолжается аналогичным образом. Таким образом, в предлагаемом преобразователе по сравнению с устройствомпрототипом осуществляется взаимная компенсация изменений токов двухобмоточных дросселей и трансформатора. При выполнении условий (1) обеспечивается практически полная компенсация этих изменений, то есть получение наибольшего положительного эффекта. В случаях, когда условия (1) не выполняются, имеет место неполная компенсация изменений указанных токов, что приводит к некоторому увеличению пульсаций выходного тока. В целом предлагаемый преобразователь обеспечивает резкое уменьшение пульсаций выходного тока и напряжения по сравнению со всеми известными устройствами, повышение КПД за счет уменьшения потерь мощности в мощности в фильтрующем конденсаторе и улучшение массогабаритных показателей за счет использования меньшего по величине фильтрующего конденсатора. Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенные между его входными. выводами две силовые цепи, в каждой из которых включен по меньшей мере один транзисторный ключ, трансформа- тор, первая первичная обмотка которого включена последовательно в первую силовую цепь, а первая вторичная обмотка через первый диод подключена к выходным выводам преобразователя, между которыми включен конденсатор, а также первый двухобмоточный дроссель, первичная обмотка которого включена последовательно в первую силовую цепь, и блок управления, выходные выводы которого соединены с управляющими выводами транзисторных ключей, о тл и ч а ю щи и с ятем, что, с целью повышения КПД и улучшения массогабаритных показателей, в него введен второй двухобмоточный дроссель, а трансформатор снабжен вторыми первичной и вторичной обмотками, первая из которых включена последовательно во вторую силовую цепь через первичную обмотку введенного второго двухобматочного дросселя, а вторая через второй диод подключена к выходным выводам преобразователя, при этом вторичные обмотки nepsoro и второго двухобмоточного дросселей через введенные третий и четвертый диоды соответственно подключены к выходным выводам преобразователя, 1800567 Ф2 Составитель И, Пономарев Техред М. Моргентал Корректор И. Муска Редактор А, Рожкова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1171 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, 4/5
