RU1823105C - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: вторичные источники электропитани . Сущность изобретени : блок 19 управлени  вырабатывает импульсы управлени  транзисторными ключами 1,2,7 и 8. В течение времени, когда ключи 1, 2 открыты, а ключи 7, 8 закрыты, через обмотку 3 трансформатора 4 одновременно текут линейно нарастающий ток обмотки 5 дроссел  6 и линейно спадающий ток обмотки 22 дроссел  11 и наоборот, Ток обмотки 9 трансформируетс  в обмотке 13 трансформатора 4 и через диод 15 течет в нагрузку 24. Описаны два возможных режима работы преобразовател , имеющие место при различных соотношени х между числами витков дросселей и трансформатора. В первом режиме через нагрузку 24 течет неизменный по величине ток, а во втором режиме ток имеет небольшую пульсацию, обусловленную различием скоростей нарастани  и спада тока в обмотках дросселей и наличием провалов в моменты, когда все четыре ключа закрыты. 2 ил. Ј 00 ю 00 о ел

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к сглектротехни ке и может 5ыт-э использовчно в системах вторичного электропитани  различной радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретений  вл етс  уменьшение пульсаций выходного YOKS и напр жении , повышение КПД и /лу-ше ис массогабаритных показателей преобразс вател .

На фиг.1 представлена электрическа  схема предлагаемого преобразовател  посто нного напр жени ; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Преобразователь посто нного напр жени  (см. фиг.1) содержит первую силовую цепь, включающую в себ  транзисторные ключи 1 и 2 (число последовательно соединенных транзисторных ключей выбираетс  таким, которое обеспечивает оптимальный по напр жению режим работы каждого ключа ), последовательно с которыми включены первична  обмотка 3 трансформатора 4 и первична  обмотка 5 дроссел  6, и вторую силовую цепь, включающую транзисторные ключи 7 и 8, последовательно с которыми включены друга  первична  обмотка 9 трансформатора 4 и первична  обмоткз 10 дроссел  11. Вторичные обмотки 12 и 13 трансформатора 4 через диоды 14 и It ccoi- ветственно подключены к выходным Bbii.. дам 16 и 17, между которыми включен Фильтрующий конденсатор 18. Выходные выводы блока 19 управлени  соединены с управл ющими электродами фанзислор ПУХ ключей 1, 2, 7 и 8. Вторичнач обмогка 20 дроссел  6 через диод 21 подключена к обмотке 9 трансформатора 4, а вторична  обметка 22 дроссел  11 через диод 23 подключена к обмот ке 3 трансформатора 4. Позицией 24 на фиг.1 обозначена нагрузка преобразовател 

Преобразователь работает следующим образом.

Блок 19 управлени , на который по цепи обратной св зи могут поступать сигналы датчиков токов и напр жений, вырабатывает импульсы управлени  транзисторными ключами 1, 2, 7 и 8.

Необходимо отметить, что наибольший положительный эффект при работе устройства достигаетс  в случае, когда выполн ютс  следующие услови 

W20 W22 W9 2 Рвых (1) W5 Wio W3 UBX

где Wzo и Ws - числа витков обмоток 20 и 5 дроссел  б;

0

5

0

5

0

0

5

0

5

и Wio - числа витков обмоток 22 и О дроссел  11;

Wg и Л/з числа витков обмоток 9 и 3 трансформатора 4;

Увых и UBX - величины выходного и входного (питающего) напр жени  преобразова- л .

При выполнении условий (1) очередные импульсы управлени  Ui,2 и U,8 (см. фиг.2) s момент ti перевод т транзисторные ключи 1 и 2 в открытое состо ние, а ключи 7 и 8 - в закрытое состо ние, в результате чего к цепи обмотка 3 трансформатора 4 - обмо - а 5 дроссел  6 щ /чладываетс  напр жение Unx. которое делитс  между указанными обмотками поров, у

Начина  с мсмзнтз ti в цепи обмотки 5 дроссел  б протекает линейно нарастающий гок is, а в цепи оомотки 2 дроссел  11 -линейно спадающий ток 22- Поскольку оба этих тока текут через обмотку 3 трэнсформа- тора 4 в одном направлении, причем при выполнении условий .(1) скорость нарастани  тока is равна скорости спада тока 22, то в течение времени ti-t2 через обмотку 3 протекает посто нный по величине ток з, равней сумме токов 22 и g. Одновременно с згим, в о5мотке 2 трансформатора 4 про- . пс ТОЯШУИ по пепичине трансформируемый гок ii2, который через диод 14 гечет в нагрузку 24.

8 момент t2 импульсы управлени  U i и ),8 блока 19 перевод т транзисторные ключи 1,7 и закрытое состо ние, а транзисторные ключи 7, 8 - п отбытое состо ние. При этом nci;pH , iь напр жений на обмот а . рансформатг ра 4 и.лвн этс  и в течение времени Т2)з в схеме устройства протекают процессы, аналогкчные гем, которые имели место в течение времени ti-t2. с той разницей , что линейно нарастающий ток течет в цепи обмогкп 10 дроссел  11 (ток ho), линейно спадающий ток - в цепи обмотки 20 дроссел  5 (ток iio), а посто нный по величине ток - в цеп х обмо гок 9 и 13 -.рансформатора 4 (токи 19 и i 13) При этом ток течет в нагрузку 24 через диод 15.

Е момент i транзисторные ключи 1,2

снова откоывзютс . а транзисторные ключи 7,8

закрываютс  и процесс повтор етс ,

обеспечивай протекание посто нного тока в

цепи нагруэки 24.

Рассмотренный выше режим работы преобразовател , как отмечалось выше, возможен лишь при выполнении условий (1), поскольку в этом случае справедливо также соотношение

1н -tc(2)

где т.н и tc - времена нарастани  и спада тока в дроссел х 6 и 11.

В случа х, когда услови  (1) не выполн - югс , справедливо другое соотношение, получаемое из услови  равенства накапливаемой и отдаваемой за один период в нагрузку 24 мощностей дроссел ми 6 и 115

tc tH + tn

(3).

где tn - врем  паузы, соответствующее закрытому состо нию всех транзисторных ключей.

На фиг.2 такой режим показан, начина  с момента времени м. Рассмотрим процессы , имеющие место в преобразователе при выполнении услови  (3).

В течение времени ts-te транзисторные ключи 1 и 2 открыты и через обмотку 5 дроссел  G протекаетлинейно нарастающий ток, а через обмотку 22 дроссел  11 - линейно спадающий ток is. Ток з, протекающий через обмотку 3 трансформатора 4 и равный сумме токов Is и ш, при этом немного увеличиваетс , поскольку скорость нарастани  тока is больше скорости спадани  тока 122 и, следовательно, полной взаимной компенсации изменений этих токоп не происходит. Соответствующим образом измен етс  трансформируемый ток ii2, протекающий в цепи -jf мотки 12 т ранг-формат пгэ 4, и ток нагрузки ,;.,.

В fnUM .r te транзисторные лючи 1 и 2 закры ачэтг.. и до момент;1 V закрыты все ключи. ft это врем  «-г р.эз обмотку 3 трансформатор 4 течет ток обмотки 22 дроссел 

11(ток i22), -J через обмотку 9 трансформатора 4 - гок обмотки 20 дроссел  5 (ток 120). Поскольку указанные токи текут во встречном направлении (ток 122 - от начала к концу обмот ки, а ток 120 от конца к началу обмотки ), причем ток 122 больше по величине, чем ток 120. то пол рность напр жений на обмотках трансформатора 4 определ етс  направлением протекани  тока (22, а в обмотке

12трансформатора 4 трансформируетс  ток 112. равный разности токов 22 и 2о(см. пунктирна  лини  на фиг.2). В св зи с этим на кривой тока нагрузки (I24) в течение времени по вл етс  провал тока

В момент ty транзисторные ключи 7 и 8 открываютс  и в течение времени через обмотку 10 дпоссел  11 протекает линейно нарастающий ток ho, через обмотку 20 дроссел  5 - линейно спадающий ток 120, а через обмотку 9 трансформатора 4 - ток ig, равный сумме токов Нои 120. Из-за неполной компенсации изменений этих токов, ток нагрузки (24 в течение времени ty-ta немного увеличиваетс .

В момент te транзисторные ключи 7 и 8 закрываютс  и до момента tg закрыты все

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ключи. В течение времени ta-tg в схеме устройства протекают процессы, аналогичные тем, которые имели место в течение времени te-t7, с той разницей, что ток 20 оказываетс  большим по величине, чем ток 22. В св зи с этим пол рность напр жений на обмотках трансформатора 4 определ етс  направлением протекани  тока I20, а ток Из. равный разности токов i20 и (22. трансформируетс  в обмотке 13 трансформатора 4. Следовательно , на кривой тока нагрузки (J24) в течение времени также по вл етс  провал тока.

В момент tg транзисторные ключи 1 и 2 снова открываютс  и далее процесс продолжаетс  аналогичным образом.

Таким образом в преобразователе бла- годар.ч введению дополнительных обмоток трансформатора и второго двухобмоточного дроссел  осуществл етс  взаимна  компенсаци  изменений токов двухобмоточных дросселей и трансформатора. При выполнении условий (1) обеспечиваетс  практически полна  взаимна  компенсаци  этих изменений , то есть получение наибольшего положительного эффекта. R случа х, когда углов-,,д (11 ite випсл Г1отс . имеет место неполна кгомпен аии  изменений указанных токов что п,ип зодит к некоторому увг лечению мулпоаций выходного тока.

ПгеоПрагоЕ .Э йль обеспечивав 1 резкое ум:. шиние пульсации выходн н : ,ч и :1Пр, по сравнению со всеми известны мл устройства;;., псзыгиение КПД o-i счет уменьшении потерь мощности Б фипьтрую щем конденсаторе и улучшение массогэбе- ритнь х показателей зо счет использовани  меньшего по величине фильтрующего конденсатора .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь посто нного напр жени , содержащий две силовые цепи, каж- да  из которых пю.ючпет по меньи:ей мере один транзисторный ключ, трансформатор, первична  обмотка которого включена последовательно с транзисторным ключом, а вторичные обмотки через выпр мительный диод подключены к соответствующему выходному выводу преобразовател , между которыми подключен конденсаторный фильтр и блок управлени , выходные выводы которого подключены к управл ющим входам транзисторных ключей, отличающийс  тем, что с целью уменьшени  пульсаций выходного тока и напр жени , повышени  КПД и улучшени  массогабарит ных показателей, введены два диода и два двухобмоточных дроссел , перва  обмотка

   каждого из которых включена последова-раллельно первичной обмотке трансформательно с каждым транзисторным ключом итора противоположного транзисторного

   первичной обмоткой трансформатора, приключа, причем обмотки трансформатора выэтом втора  обмотка дросселей подключенаполнены на одном магнитопроводе.

   через соответствующий введенный диод па-5

   Ц

   «

   «V Ч

   i« 4li.)

   ци

   1го 1м «

   ч

   fe I

   Lrt