Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится ко вторичным источникам электропитания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Преобразователь содержит две однотактные ячейки, каждая из которых содержит транзистор, трансформатор с первичной, вторичной, размагничивающей и дополнительной обмотками. Вторичные обмотки присоединены к общему для ячеек фильтру, причем вторичная обмотка одного и дополнительная обмотка другого трансформатора каждой ячейки включены согласно-последовательно, размагничивание трансформатора происходит за счет протекания тока через его размагничивающую обмотку и рекуперационный диод в нагрузку. Устройство дополнительно содержит выпрямитель на МДП-транзисторах, а указанный фильтр выполнен как LCT-фильтр, выход которого является выходом устройства. Первый вывод вторичной обмотки каждого трансформатора ячейки дополнительно подключен к стоку замыкающего транзистора фильтра, а второй вывод вторичной обмотки каждого трансформатора подключен через дополнительную обмотку другого трансформатора к стоку соответствующего транзистора синхронного выпрямителя, истоки которых присоединены ко второму выводу LCT-фильтра и истоку замыкающего транзистора фильтра. Технический результат - повышение КПД. 2 ил.

Изобретение относится ко вторичным источникам электропитания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Для выпрямления напряжений до 10 - 12 В известны схемы синхронного выпрямления, выполненные на различных типах транзисторов.

Наиболее близким к заявляемому является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий две однотактные ячейки, подключенные ко входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторе, подключенном к первичной обмотке выходного трансформатора, снабженного дополнительной обмоткой, вторичная обмотка которого первым выводом через выпрямитель подсоединена к первому выводу общего для обеих ячеек LCD-фильтра, отличающийся тем, что с целью повышения КПД второй вывод вторичной обмотки каждого трансформатора подключен через дополнительную обмотку другого трансформатора ко второму выводу LCD-фильтра, причем вторичная и дополнительная обмотки включены согласно-последовательно.

К недостаткам описанного устройства можно отнести его низкий КПД, обусловленный высокими потерями на выпрямляющих диодах.

Задачей, на решение которой направлено создание заявленного изобретения, является увеличение коэффициента полезного действия преобразователя постоянного напряжения.

Задача решается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем две однотактные ячейки, подключенные ко входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторе, подключенном к первичной обмотке выходного трансформатора, снабженного размагничивающей и дополнительной обмотками, вторичная обмотка которого первым выводом присоединена к первому выводу общего для обеих ячеек фильтра, при этом указанная вторичная обмотка одного и дополнительная обмотка другого трансформатора включены согласно-последовательно, размагничивание трансформатора происходит за счет протекания тока через его размагничивающую обмотку и рекуперационный диод в нагрузку, указанный фильтр выполнен как LCT-фильтр, в устройство дополнительно введен синхронный выпрямитель на МДП-транзисторах, причем первый вывод вторичной обмотки каждого трансформатора дополнительно подключен к стоку замыкающего транзистора названного фильтра, второй вывод вторичной обмотки каждого трансформатора подключен через дополнительную обмотку другого трансформатора к стоку соответствующего транзистора синхронного выпрямителя, истоки которых присоединены ко второму выводу LCT-фильтра и истоку замыкающего транзистора названного фильтра, а выход LCT-фильтра является выходом преобразователя.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг. 2 приведены эпюры напряжений на затворах транзисторов.

Устройство состоит из двух однотактных преобразовательных ячеек, работающих противофазно на общий фильтр, содержащий транзистор 1, дроссель 2 и конденсатор 3. Каждая из однотактных преобразовательных ячеек состоит из силового транзистора 4 (5), подключенного к силовому трансформатору 6 (7), содержащему первичную 8 (9), вторичную 10 (11), дополнительную 12 (13) и размагничивающую обмотки. При этом первые выводы вторичных обмоток 10, 11 подсоединены к первому входу LCT-фильтра и стоку замыкающего транзистора 1, а вторые выводы через дополнительные обмотки 13, 12 к стокам соответствующих транзисторов синхронного выпрямителя 16, 17, истоки которых соединены с истоками остальных транзисторов и со вторым выводом LCT-фильтра.

Размагничивающие обмотки 14, 15 подсоединены через рекуперационные диоды 18 и 19 к выводу преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

Силовые транзисторы 4, 5 и транзисторы синхронного выпрямителя 16, 17 включаются попарно и попеременно не более чем на половину периода управляющего напряжения, причем в первую половину периода одновременно включаются транзисторы 4, 16, а во вторую 5 и 17. Во время работы транзисторов 4, 16 энергия поступает на выходной дроссель 2 и нагрузку преобразователя, намагничивая трансформатор 6 в прямом направлении, а трансформатор 7 в обратном направлении за счет протекания тока через его дополнительную обмотку 13. После запирания транзисторов 4, 16 открывается транзистор 1 и энергия, накопленная в дросселе 2, передается в нагрузку преобразователя. В это время происходит размагничивание трансформатора 6 током, протекающим через размагничивающую обмотку 14 и диод 18.

Затем включаются транзисторы 5, 17 и одновременно выключается транзистор 1. При этом происходит намагничивание трансформатора 7 в прямом направлении за счет протекания тока через дроссель 2 в нагрузку, а трансформатора 6 в обратном направлении за счет протекания тока через его дополнительную обмотку 12. Затем одновременно выключаются транзисторы 5, 17, включается транзистор 1 и энергия, накопленная в дросселе 2, поступает в нагрузку преобразователя. В то же время происходит размагничивание трансформатора 7 за счет протекания тока через его размагничивающую обмотку 15 и диод 19 в нагрузку. Затем включаются транзисторы 4, 16 и трансформатор 7 перемагничивается в обратном направлении через дополнительную обмотку 13 выходным током трансформатора 6, протекающим через дроссель 2 в нагрузку преобразователя.

При этом после открывания транзисторов 4, 16 процесс повторяется.

Применение синхронного выпрямителя и МДП-транзисторов позволяет увеличить КПД преобразователя за счет более высоких динамических характеристик транзисторов по сравнению с диодами, а также низких значений сопротивления канала сток - исток открытого транзистора, что обусловливает низкие статические потери в широком диапазоне выходных токов преобразователя.

В настоящее время на предприятии ТОО НПК "Космос" изготовлены опытные образцы предлагаемого устройства. Испытания подтвердили их работоспособность, надежность и высокий КПД.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий две однотактные ячейки, подключенные к входным выводам, каждая из которых выполнена на транзисторе, подключенном к первичной обмотке выходного трансформатора, снабженного дополнительной и размагничивающей обмотками, вторичная обмотка которого первым выводом присоединена к первому выводу общего для обеих ячеек фильтра, при этом указанная вторичная обмотка одного и дополнительная обмотка другого трансформатора включены согласно-последовательно, размагничивание трансформатора происходит за счет протекания тока через его размагничивающую обмотку и рекуперационный диод в нагрузку, отличающийся тем, что указанный фильтр выполнен как LCT-фильтр, в устройство дополнительно введен синхронный выпрямитель на МДП-транзисторах, причем первый вывод вторичной обмотки каждого трансформатора дополнительно подключен к стоку замыкающего транзистора названного фильтра, второй вывод вторичной обмотки каждого трансформатора подключен через дополнительную обмотку другого трансформатора к стоку соответствующего транзистора синхронного выпрямителя, истоки которых присоединены ко второму выводу LCT-фильтра и истоку замыкающего транзистора названного фильтра, а выход LCT-фильтра является выходом преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.08.2010

Дата публикации: 10.12.2011

---