Преобразователь напряжения

 

ПИСАКИ.Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„,>773596

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010279 (21) 2721519/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2 31 Q8 0 Бюллетень 4о 3 9

Дата опубликования описания 2 1(NO (я)м. к,.з

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 314..58(088.8) (72) Автор изобретения

А.Д. Гудков (71) Заявитель (54). ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных усилителях и стабилизаторах постоянного напряжения.

Известны преобразователи постоянного напряжения, содержащие силовой транзисторный ключ, магникный токоограничивающий элемент, LC-фильтр

И.

Недостатками известного преобра- 10 зователя являются низкий КПД и повышенные масса и габариты, что обусловлено работой магнитного токоограничивающего элемента в линейном режиме и перемагничиванием его сердечни- 15 ка по неполному циклу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь постоянного 2О напряжения, содержащий силовой транзисторный ключ, трехобмоточный токо" ограничивающий дроссель, рекуперационный диод, сглаживающий дроссель, демпфирующий диод и выходной конден - 25 сатор.

Этот преобразователь также характеризуется низкими массо-габаритны" ми показателями, что особенно резко .проявляется при эффективном ограни- аО чении амплитуды прямых токов во вре- мя открывания транзистора силового ключа.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем силовой транзисторный ключ, LC-выходной фильтр, демпфирующий и рекуперациониый диоды, трехобмоточный токоограничивающий дроссель, его первая обмотка включена последовательно в силовую цепь транзисторного ключа, вторая последовательно в цепь демпфирующего диода, а третья через рекуперациоииый диод подключена к выходному конденсатору.

При этом для маломощных преобразователей токоограничивающий дроссель имеет две обмотки, причем первая обмотка зашунтирована последовательно соединенным рекуперационным диодом и резистором, либо этим диодом и стабилитроном, либо одним диодом.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя напряжения,а на фиг.2 схема маломощного преобразователя напряжения.

77359б

Преобразователь напряжения содержит источник 1 питания, транзистор

2, работающий в ключевом режиме, демлфирующий диод 3, сглаживающий дроссель 4, выходной конденсатор 5, к которому подключена нагрузка б и трехобмоточный токоограничивающий дроссель 7, обмотки которого расположены на сердечнике 8. При этом .обмотка 9 включена в силовую цепь транзистора, обмотка 10 — в цепь демпфирующего диода, а обмотка 11 через рекуперационный диод 12 соединена с выходным конденсатором 5.

В маломощном преобразователе постоянного напряжения токоограничиваю-, щий дроссель 7 выполнен двухобмоточ-. ным, параллельно обмотке 9 которого включены последовательно соединенные стабилитрон и рекуперационный диод

12.

Работа преобразователя происходит следующим образом.

Когда транзистор 2 закрыт, энергия, накопленная в сглаживающем дросселе 4 за время открытого состояния транзистора 2, через демпфирующий диод 3 передается в нагрузку б. При этом ток нагрузки, протекающий по обмотке 10 токоограничивающего дросселя 7, перемагничивает сердечник 8 в направлении, например, — В

При отпирании транзистора 2,вследствие инерционности демпфирующего диода 3, связаннои с наличием объемного заряда, напряжение источника

1 питания прикладывается к последовательно включенным обмоткам 9 и 10 токоограничивающего дросселя 7. Сердечник 8 перемагничивается в обратном направлении, т.е. в сторону +В, и происходит ограничение тока, запйрающего демпфирующий диод 3. Рекуперационный диод 12 удерживается в запертом состоянии под действием обратного напряжения, равного сумме напряжений на обмотке 11 токоограничивающего дросселя 7 и .нагрузке б.

Параметры токоограничивающего дросселя 7 выбираются таким образом,чтобы за время рассасывания объемного заряда в демпфирующем диоде 3 при максимальном напряжении источника 1 питания обеспечивался ненасыщенный режим работы сердечника 8. Коллекторный ток 3„ транзистора 2 за время рассасывания объемного заряда в демпфирующем диоде 3 достигает значения, определяемого выражением 9

= 3 / л+ )ъ к н где т„ — ток нагрузки 6;

Ч И вЂ” соответственно число витто ков обмоток 9 и 10 токоограничивающего дросселя

7.

При запирании транзистора 2 энергия, накопленная в токоограничивающем дросселе 7 за время открытого состояния транзистора 2, через обмот- ку 11 и рекуперационный диод 12 сбрасывается в нагрузку б. При этом к закрытому транзистору 2 прикладывается напряжение U„, определяемое выражением ц рт "я+ ттот

Ц где U — напряжение источника 1 пн- . ях тания, 0„ — напряжение на нагрузке б, число витков обмотки 11 то- коограничивающего дросселя 7. e + o

Отношение — выбирается таким лл образом, чтобы суммарное напряжение U не превышало допустимое коллекторное напряжение транзистора 2.

Далее описанные процессы повторяются периодически с частотой перекл|очения транзистора 2.

В маломощноМ преобразователе с целью упрощения схемы использован токоограничивающий дроссель 7 с двумя обмотками 9 и 10. После запирания транзистора 2 энергия, накопленная . в токоограничивающем дросселе 7 за время открытого состояния транзистора 2, рассеивается в стабилитроне, поступая в него через рекуперационный диод 12. Так как упрощение схемы преобразователя сопровождаетсяуменьшением его КПД, то использование этого преобразователя целесообПри низких частотах преобразования стабилитрон может отсутствовать, а обмотка 9 токоограничивающего . дросселя 7 шунтируется диодом либо последовательно соединенными диодом и резистором.

Указанное включение обмоток токоограничивающего дросселя 7 позволяет уменьшить необходимую индуктивность этих обмоток при более эффективном ограничении амплитуды прямых токов при переключении транзистора

2, в результате чего уменьшаются масса и габариты преобразователя.

Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения,содержащий силовой транзисторный ключ, LC-выходной фильтр, трехобмоточный токоограничивающий дроссель,демпфирующий и рекуперационный диоды, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, первая из обмоток токоограничивающего дросселя включена последовательно в силовую цепь транзисторного ключа, вторая последовательно в цепь демпфирующего дигща, а третья

З5 разно лишь для преобразования малой мощности.

773596

Составитель И. Никитин

Редактор Н. Горват Техред Н ° Ковалева Корректор Г. Назарова

Заказ 7504/61 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 через рекуперационный диод подключена к выходному конденсатору.

2. Преобразователь напряжения по п, 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения при маломощном выходе преобразователя, токоограничивающий дроссель выполнен 5 двухобмоточным, причем параллельно первой обмотке подключена шунтирующая цепочка.

3. Преобразователь по п. 2, о тл и ч а ю шийся тем, что шунти- 1О рующая цепочка выполнена в виде последовательно соединенных рекуперационного диода и стабилитрона.

4. Преобразователь по и. 2, о тл и ч а ю шийся тем, что шунти- f$

Ф рующая цепочка выполнена в ниде последовательно соединенных рекуперационного диода и резистора.

5. Преобразователь по п. 2, о тл и ч а ю шийся тем, что шунтирующая,цепочка выполнена в виде рекуперационного дирда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 280572, кл. Н 02 М 3/20р 1970

2. Сб. Миниатюризация вторичных источников электропитания электронной аппаратуры. МДНТИ им. Ф.Э.Дзержинско,го, 1973, с. 72, рис. 2.