Несимметричный преобразователь постоянного напряжения в постоянное

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное при разработке различных источников вторичного электропитания. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности при сохранении КПД преобразователя. Преобразователь содержит трансформатор, электронные ключи, соединенные с первичной обмоткой трансформатора и с выходным конденсатором, а вторичная обмотка соединена с диодами и через индуктивность с выходным конденсатором. Устройство содержит также дополнительный диод и коммутирующий транзисторный элемент. Вторичная обмотка трансформатора снабжена дополнительным участком, который через дополнительный диод соединен с электронным ключом. Технический результат - повышение надежности. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное при разработке различных источников вторичного электропитания.

Известен преобразователь, в котором преобразование постоянного напряжения в переменное осуществляется с использованием мостового преобразователя переменного напряжения в постоянное с дальнейшим преобразованием постоянного напряжения в постоянное требуемых параметров (патент РФ №2006161, кл. Н 02 М 7/04 от 28.05.94 г.).

Недостатком данного устройства является то, что оно содержит много элементов, обуславливающих относительно низкую надежность данного преобразователя.

Так, наличие основного и дополнительного инверторов, блока управления ими и электронными ключами по выбранному закону управления хотя и улучшает динамические характеристики преобразователя, надежность при этом остается относительно низкой.

Наиболее близкими техническим решением по совокупности существенных признаков, является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, описанное в патенте США №5754413, кл. МКИ Н 02 М 3/22 от 19.05.1998 г.

Данный преобразователь содержит трансформаторы, электронные ключи, соединенные с входным конденсатором и первичной обмоткой одного из трансформаторов, вторичная обмотка которого соединена с диодами и через индуктивность - с выходным конденсатором.

Недостатком данного преобразователя является то, что он обладает недостаточной надежностью в работе, вызванное тем, что при работе имеет место высокое обратное напряжение на диоде, соединенном с индуктивностью и выходным конденсатором. Хотя наличие двух трансформаторов и снижает обратное напряжение на диоде, однако имеет место сверхтоки и при низких значениях напряжения на выходном конденсаторе.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности при сохранении КПД преобразователя.

Поставленная задача решается за счет того, что несимметричный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, два последовательно включенных электронных ключа, соединенных с первичной обмоткой трансформатора и с входным конденсатором, а вторичная обмотка соединена с диодами и через индуктивность с выходным конденсатором, снабжен дополнительными диодом и электронным ключом, а вторичная обмотка трансформатора снабжена дополнительным участком, при этом конец дополнительного участка вторичной обмотки через дополнительный диод соединен с дополнительным электронным ключом, катод которого соединен с катодами диодов.

На фиг.1 представлена принципиальная схема несимметричного преобразователя постоянного напряжения в постоянное. На фиг.2 - выходная характеристика преобразователя. Преобразователь содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3 с дополнительным участком 4, электронные ключи 5 и 6, диоды 7, 8 и 9. Один конец обмотки 2 соединен со входным конденсатором 10, а другой конец ее с общей точкой электронных ключей 5 и 6. Основной участок 3 вторичной обмотки соединен с анодами диодов 7 и 8, катоды которых через индуктивность 11 соединены с выходным конденсатором 12. Конец дополнительного участка 4 вторичной обмотки соединен с анодом дополнительного диода 9, катод которого соединен с дополнительным электронным ключом 13, катод которого соединен с катодами диодов 7 и 8.

Устройство работает следующим образом.

Электронные ключи попеременно включаются с большой частотой. В начальный момент, когда выходной конденсатор 12 разряжен, открывается электронный ключ 5 и ток индуктивности 11 возрастает по цепи: 3-7-11-12-3, а при запирании - спадает по цепи: 11-12-8-11. Одновременно при запирании ключа 5 открывается ключ 6 и энергия, запасенная в индуктивности рассеивания первичной обмотки 2 трансформатора 1, рекуперируется во входной конденсатор 10, что приводит к размагничиванию трансформатора.

При достижении напряжения на выходном конденсаторе определенной величины, соответствующей коэффициенту трансформации обмоток 2 и 3, открывается дополнительный электронный ключ 13 и зарядка выходного конденсатора осуществляется по цепи: 12-3-4-9-13-11-12 при включенном ключе 5.

Благодаря тому, что преобразователь выполнен с изменяющимся коэффициентом трансформации, удается снизить сверхтоки, протекающие через диод 8 в начале зарядки выходного конденсатора и в режиме ограничения тока при малых значениях напряжения выходного конденсатора (фиг.2).

Таким образом наличие дополнительных диода и электронного ключа позволяет повысить надежность работы преобразователя при сохранении высокого значения КПД преобразователя.

Несимметричный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, два последовательно включенных электронных ключа, соединенных с первичной обмоткой трансформатора и с выходным конденсатором, а вторичная обмотка соединена с диодами и через индуктивность с выходным конденсатором, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным диодом и электронным ключом, а вторичная обмотка трансформатора снабжена дополнительным участком, при этом конец дополнительного участка вторичной обмотки через дополнительный диод соединен с дополнительным электронным ключом, катод которого соединен с катодами диодов.