CS205806B1 - Zapojeni impulsového měniče napětí - Google Patents

Description

Vynález ee týká zapojeni impulsového měniče napětí, kterým se mění přiváděné stejnosměrné napětí na stejnosměrné napětí odlišné velikosti, případně na několik stejnosměrných napětí různých velikosti. Konkrétně ae týká vynález impulsového měniče napět! tj. měniče obsahujícího alespoň jeden aktivní prvek, například spínací tranzistor a alespoň jeden pasivní spínací prvek, například usměrňovači diodu.

Známá zapojeni impulsových jednočinných měničů lze rozdělit do dvou skupin. Jednu z těchto skupin tvoři zapojeni měničů, u kterých ae využívá přímý přenos energie z primárního obvodu transformátoru do sekundárních obvodů. V tomto případě vedou usměrňovači diody, zapojené na sekundární straně transformátoru, proud v prvním období, tedy v období, kdy je sepnut aktivní spínací prvek. Proud prochází aktivním spínacím prvkem i usměrňovaclmi diodami současně. Do druhé skupiny patří zapojeni, u kterých se v prvním období energie odebíraná ze zdroje přiváděného napětí akumuluje v magnetickém poli transformátoru. V druhém období se tato akumulovaná energie odvádí usměrňovaclmi diodami do spotřebičů. Při tomto nepřímém přenosu energie jeou tedy usměrňovači diody uzavřeny v období, kdy je aktivní spínací prvek sepnut a proud vedou v období, kdy je aktivní spínací prvek rozpojen. Výhodou zapojeni z druhé skupiny je možnost snadné regulace velikosti výstupních napětí změnou doby trváni akumulace energie tj. změnou délky prvního období.

Společnou nevýhodou známých zapojeni jednočinných impulsových měničů napětí je malé využiti celkové doby trváni pracovního cyklu pro přenos energie ze zdroje střídavého napětí.

205 806

205 BOB

To ná nepříznivý vliv ne celkovou účinnost přenosu energie e na konstrukei transformátoru·

U zapojení z první skupiny, ve kterých se energie, přiváděná do primárního Vinutí transformátoru, současně odvádí usměrňovacimi diodami do spotřebičů, prochází proud jak primárním vinutím tak i sekundárními vinutími pouze v prvním období, takže obě vinutí nejsou plné využita* Akumulace energie není v tomto případě žádoucí, což vyžaduje poměrně velkou indukčnost transformátoru. Její dosažení vede však ke zvětšeni nežádoucí rozptylové indukčnosti·

U zapojení z druhé skupiny prochází proud primárním vinutím pouze v prvním období, a proud sekundárními vinutími pouze v druhém období, takže obě vinutí jsou rovněž málo využita.

Nutnost akumulace celé přenáěené energie komplikuje podmínky pro konstrukci transformátoru.

Uvedené nevýhody známých zapojení odstraňuje ve značné míře tento vynález, jehož podstata spočívá v tom, že akumulační kondensátor je zapojen v sérii s primárním vinutím transformátoru a oddělovací tlumivka je zapojena v sérii se zdrojem přiváděného napětí. Sériová kombinace primárního vinutí transformátoru a akumulačního kondensátoru je připojena paralelně ke spínacímu tranzistoru. Sériová kombinace zdroje přiváděného napětí a oddělovací tlumivky je jedním vývodem zapojena do uzlu mezi akumulačním kondensátorem a spínacím tranzistorem a druhým vývodem je tato sériová kombinace zapojena na odbočku popřípadě konec, nebo začátek primárního vinutí transformátoru.

Na připojeném obr.l je příklad zapojení impulsového měniče napětí podle tohoto vynálezu.

Na připojeném obr.2 je další příklad zapojení podle tohoto vynálezu a výhodným použitím autotransformátoru.

zapojení podle připojeného obr.l je aktivní spínací prvek tvořen spínacím tranzistorem £, jehož kolektor je spojen prostřednictvím akumulačního kondensátoru 2 ^β· začátkem primárního vinutí transformátoru 6, Zároveň je kolektor spínacího tranzistoru £ spojen přes oddělovací tlumivku s první vstupní svorkou 1, na kterou je připojen kladný pol zdroje přiváděného napájecího napětí. Emitor spínacího tranzistoru £ je spojen s koncem primárního vinuti transformátoru 6 a zároveň je spojen s druhou vstupní svorkou 2, na kterou je připojen záporný pól zdroje přiváděného napájecího napětí. Transformátor 6 má ještě dvě sekundární vinutí, na která jsou připojeny usměrňovači diody, vyhlazovací kondensátory a výstupní svorky pro připojení spotřebičů.

Akumulační kondensátor £ ee v prvním období T^ pracovního cyklu vybíjí a ve druhém období Tg se nabíjí. 7 ustáleném stavu se náboj odvedený z akumulačního kondensátoru 2 v prvním období rovná náboji přivedenému ve druhém období Tg. Vybíjecí proud prochází uzavřeným obvodem tvořeným akumulačním kondensátorem 2» spínacím tranzistorem £ a primárním vinutím transformátoru 6. 7 prvním období Tj se vybíjecím proudem přenáěí energie z akumulačního kondensátoru 2 ^ůo transformátoru 6, kde se hromadí ve formě energie magnetického pole.

prvním období T^ se zároveň akumuluje energie v magnetickém poli oddělovací tlumivky J., »

přiváděná proudem tekoucím ze zdroje přiváděného napájecího napětí touto oddělovací tlumivkou 2 ⁶ spínacím tranzistorem £. 7e druhém období Tg je energie magnetického pole transformátoru 6 přenášena do spotřebičů proudy tekoucími usměrňovacimi diodami. Zároveň je ve druhém období Tg nabíjen akumulační kondensátor 2 proudem tekoucím ze zdroje přiváděného napájecího napětí první vstupní svorkou 1, oddělovací tlumivkou akumulačním

205 808 kondenaátorem 2» primárním vinutím transformátoru 6 a druhou vstupní svorkou 2 zpět do zdroje přiváděného napájecího napětí. Průchodem nabíjecího proudu akumulačního kondensátoru 2 ⁸⁶ V první Sásti druhého období Tg zvyšuje energie magnetického pole oddělovací tlumivky J.

Tento přírůstek energie se spolu s energií nahromaděnou v magnetickém poli oddělovací tlumivky i v prvním období Ty přenáší v druhé části druhého období Tg do akumulačního kondensátoru

Průchod nebíječího proudu primárním vinutím transformátoru 6 vyvolá v jeho sekundárních vinutích přídavné proudové složky, které se přiSítají k proudům odvádějícím energii akumulovanou v magnetickém poli transformátoru 6 a spolu a nimi procházejí usměrňovacími diodami do spotřebičů.

V případě, že ee nepožaduje galvanické oddělení primárního a sekundárního obvodu transformátoru, lze vlastnosti zapojení impulsového měniče napětí podle tohoto vynálezu dále zlepšit sloučením Sásti primárního vinutí transformátoru, popřípadě celého pní vinutí transformátoru s částmi sekundárních vinutí transformátoru, popřípadě s celým sekundárním vinutím transformátoru tj. použitím autotransformátoru. Příklad této varianty *

zapojení podle tohoto vynálezu je na připojeném obr.2. Vedle použití autotransformátoru sé zapojení podle obr.2 liší od zapojení podle obr.l ještě připojením záporného pólu zdroje přiváděného napájecího napětí přes druhou vstupní svorku 2 na- odbočku vinutí autotransformátoru 6a. Činnost zapojeni podle obr.2 je obdobná jako u zapojení podle obr.l až na to, že proud tekoucí oddělovací tlumivkou J v prvním období Ty prochází částí vinutí autotranaformétoru 6a a přispívá k akumulaci energie v jeho magnetickém poli. Výhodou použiti autotransformátoru 6a je zlepšení vazby mezi primárním a sekundárním vinutím a ti* snížení ztrát při přenosu energie, Autotransformátor 6a lze použít i u známých zapojení, avšak v* případě zapojení podle vynálezu se uplatňuje další výhoda spočívající v tom, že oddělení zdroje přiváděného napájecího napětí oddělovací tlumivkou i umožňuje přizpůsobit polohy odboček autotransformátoru 6a, určených pro připojení akumulačního kondensátoru 2 ⁸ druhé vstupní svorky 2 tak, aby část vinutí autotransformátoru 6a společná primárnímu i sekundárnímu obvodu zahrnovala výstupní obvody s největším výkonovým zatížením. Tak ae výhoda zlepšené vazby uplatní výrazněji.

Dalěi předností zapojení impulsového měniče podle tohoto vynálezu je možnost přizpůsobení průběhu napětí na aktivním spínacím prvku, například tranzistoru, jeho spínacím vlastnostem. Jak vyplývá z popisu činnosti zapojení, napětí na akumulačním kondensátoru 2 během prvního období Ty klesá. V důsledku toho je na začátku druhého období Tg napětí mezi kolektorem a eaitorem spínacího tranzistoru £ sníženo, což přispívá ke snížení ztrát energie, souvisejících s nedostatečně rychlým dozníváním proudu spínacího tranzistoru £ při jeho rozpojení. Zároveň se snižuje nebezpečí napěťového průrazu spínacího tranzistoru £ v tomto kritickém období, kdy je jeho napěťová odolnost-nejnižší. Snížení napětí na spínacím tranzistoru £ na počátku druhého období Tg je sice vyváženo zvýšením tohoto napětí na konci druhého období Tg, avšak to je v souladu s napěťovou odolností tranzistoru, která je v táto době, kdy je tranzistor již dokonale uzavřen, největší.

Claims (1)

1. PftEDMÉT VYNÁLEZU

   Zapojení impulsového méniče napětí, obsahujícího transformátor, v jehož primárním obvodu je zapojen aktivní spínací prvek, například spínací transistor, vyznačené tím, že sériová kombinace primárního vinutí transformátoru (6), a akumulačního kondensátoru (5) je spojena paralelnž se spínacím tranzistorem (4), přičemž sériová kombinace oddčlovací tlumivky (3) a zdroje napájecího napětí, zapojeného mezi první vstupní svorkeu (1) a druhou vstupní svorkou (2) je jedním svým vývodem spojena a uzlem mezi akumulačním kondensátorem (5) a spínacím tranzistorem (4) a druhým svým vývodem je tato sériová kombinace oddělovací tlumivky (3) a zdroje napájecího napětí připojena na odbočku, popřípadě začátek, nebo konec primárního vinutí transformátoru (6).