RU1809514C - Способ преобразовани посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Использование: вторичные источники питани  радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретени : устройство, реализующее способ преобразовани  посто нного напр жени  в посто нное, содержит индуктивный элемент (1), ключевой элемент (2) и датчик тока (3), первичную обмотку токового трансформатора (4) блока (6) изменени  волнового сопротивлени  резонансного контура (7), блок (6) состоит из последовательно соединенных конденсатора (8) и встречно-параллельно включенных диода (9) и транзисторного ключа (10), блока (15) обратной св зи. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питани  радиоэлектронной аппаратуры .

.Целью изобретени   вл етс  увеличение КПД и снижение импульсных помех путем уменьшени  динамических потерь энергии в ключевом элементе.

Увеличение КПД и снижение импульсных помех достигаетс  за счет отпирани  ключевого элемента в момент достижени  напр жени  на конденсаторе и индуктив- .ном элементе резонансного контура значений напр жений при открытом ключевом элементе, что уменьшает динамические потери энергии в ключевом элементе.

На фиг. 1 представлен пример уст- ройств.реализующих способ преобразовани  посто нного напр жени  в посто нное; на фиг. 2 представлены эпюры токов и напр жений , по сн ющие предлагаемый способ .

На чертежах прин ты следующие обозначени : ключевой элемент 1, индуктивный элемент 2 с первичной 3 и вторичной А обмотками , датчик тока 5, резонансный контур 6, конденсатор 7 резонансного контура б, блок 8 изменени  волнового сопротивлени  резонансного контура 6 из конденсатора 9. транзисторного ключа 10 и диода 11, выпр мительный диод 12 и нагрузка 13.

Рассмотрим процессы при реализаций способа.

В момент времени ц (фиг. 2 а,б) отпирают ключевой элемент 1. При этом напр жение на нем и ток через него равны нулю.

После отпирани  ключевого элемента 1 через первичную обмотку 3 индуктивного элемента 2, ключевой элемент 1 и датчик тока 5 начинает протекать нарастающий ток (фиг. 2,6). В этот момент конденсатор 7 зар жен до напр жени  Ui, определ емого структурой и параметрами конкретного устройства , конденсатор 9 разр жен (фиг. 2,в),а .на транзисторном ключе 10 действует напр жение Ui ттт-(фиг.2г).

В момент времени т.2 при достижении тока через датчик тока 5 порогового значени  ключевой элемент 1 запираетс  и начинаетс  перезар д конденсатора 7 и изменение пол рности на обмотках индуктивного элемента 2 (фиг. 2,а). В момент времени ta открываетс  диод 11 (фиг. 2,г) и начинаетс  зар д конденсатора 9. В момент времени t4 открываемс  выпр мительный диод 12 и накопленна  в индуктивном элементе 2 энерги  отдаетс  в нагрузку 13. Во врем  (интервал времени ts -t4, фиг. 2) отдачи накопленной в индуктивном элементе 2 энергии в нагрузку 13 конденсаторы 7 и 9 резонансного контура 6 зар жены до напр жений , определ емых структурой и пара- метрами конкретного устройства и имеют

CQ U

9 Э USп

С U5W5 энергию соответственно и .

Кроме того, транзисторный ключ 10 открыт (фиг. 2,г). В момент.времени ts после полной отдачи в нагрузку 13 энергии из индуктивного элемента 2 выпр мительный диод 12 закрываетс  и в резонансном контуре 6 начинаетс  свободный колебательный процесс (фиг. 2,а), определ емый параметрами элементов резонансного контура 6: индуктивностью обмоток индуктивного элемента 2 и величинами емкостей конденсаторов 7 и 9. В интервал времени te - ts суммарна  энерги  конденсаторов 7 и 9 передаетс  в магнитное поле индуктивного элемента 2. В момент времени te транзисторный ключ 10 запираетс , отключа  конденсатор 9 от ре- зонансного контура 6, измен   (в данном случае увеличива ) волновое сопротивление

с р .

Li

r,-u г W С + Cg-кW3

на р2 резонанс5

0

5

0

5

Ут1

ного контура 6. При этом величина емкости конденсатора 7 определ етс  из требований на устройство и из-за конечного времени рассасывани  и спада ключевого элемента 1, а величина емкости конденсатора 9 определ етс  из услови  дополнительной энергии, необходимой, дл  перезар да конденсатора 7 до напр жени , равного напр жению во врем  открытого состо ни  ключевого элемента 1 при полном разр де конденсатора 9 и минимальном коэффици1 2 V

енте заполнени  у: Сэ Св .

WJ

W§

Энерги  магнитного пол  индуктивного элемента 2, полученна  от конденсаторов 7 и 9 при их разр де, передаетс  на интервале времени t - te в конденсатор 7, зар жа  его до напр жени ,равного напр жению при открытом ключевом элементе 1,

В.конце переходного процесса в момент времени t ток в контуре достигает нулевого значени  (фиг. 2,6), а конденсатор 7 зар жен до напр жени , позвол ющего открыть ключевой элемент при нулевом напр жении . Далее все процессы повтор юг- с .

Помимо описанного приема, изменение врлнового сопротивлени  резонансного

контура можно производить подключением элементов к резонансному контуру 7, переключением элементов резонансного контура 7 из последовательного соединени  в параллельное и наоборот за счет нелинейных свойств элементов резонансного конту ра 7.

Таким образом, в предлагаемом спосо-. бе в отличие от базово/о объекта, в качестве которого выбран прототип, за счет управлени  моментом изменени  волнового сопро- тивлени  резонансного контура обеспечиваетс  отпирание ключевого элемента в момент достижени  на основном конденсаторе резонансного контура при переходном процессе напр жени ,равного напр жению при открытом ключевом элементе тока в резонансном контуре.равно- го нулю. Это означает, что в момент отпирани  ключевого элемента при любом коэффициенте заполнени  отсутствует бросок тока, обусловленный зар дом основного конденсатора резонансного контура при включении ключевого элемента при коэффициентах заполнени  у 0,5. Вследствие этого в устройстве, реализующем способ, по сравнению с прототипом значительно снижены импульсные помехи, обусловленные бросками тока при отпирании ключевого элемента, а вли ние паразитной межвитко- вой емкости первичной обмотки индуктивного элемента и подключенного параллельно ей конденсатора на величину потерь при отпирании, а также сами потери от бросков тока близки к нулю. Кроме того, правл   схемой изменени  волнового сопротивлени  резонансного контура, можно

снизить импульсные помехи и при запира- нии ключевого элемента.

На предпри тии-за вителе изготовлен макет устройства, реализующий предлагаемый способ, и проведены испытани , которые подтвердили достижение положительного эффекта и показали целесообразность использовани  предлагаемого способа при разработке аппаратуры,

выпускаемой предпри тием.

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Способ преобразовани  посто нного напр жени  в посто нное, заключающийс  в том, что формируют отпирающее напр жение на ключевом элементе, накапливают энергию в индуктивном элементе резонансного контура при открытом ключевом элементе , сравнивают ток через ключевой элемент с пороговым значением и по достижении им порогового значени  формируют запирающее смещение ключевого элемента , передают накопленную в индуктивном элементе энергию в цепь нагрузки и формируют отпирающее напр жение ключевого

   элемента в момент достижени  током резонансного контура при переходном процессе нулевого значени , о т л и ч а и и с   тем, что, с целью увеличени  КПД и снижени  импульсных помех путем уменьшени  динамических потерь энергии в ключевом элементе , измен ют волновое сопротивление резонансного контура так, чтобы в конце переходного процесса перед отпиранием ключевого элемента напр жение на индуктивном элементе достигло значени , равного значению на нем при открытом кл,ючевом элементе.