RU2812961C1 - Обратноходовой преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием - Google Patents
Обратноходовой преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812961C1 RU2812961C1 RU2023121030A RU2023121030A RU2812961C1 RU 2812961 C1 RU2812961 C1 RU 2812961C1 RU 2023121030 A RU2023121030 A RU 2023121030A RU 2023121030 A RU2023121030 A RU 2023121030A RU 2812961 C1 RU2812961 C1 RU 2812961C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- primary winding
- capacitor
- winding
- input
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использован в системах вторичного электропитания для преобразования, регулирования и стабилизации постоянного выходного напряжения, гальванически отделенного от входного постоянного напряжения и уменьшения динамических потерь. Технический результат изобретения – формирование постоянного выходного напряжения из постоянного входного напряжения и уменьшение динамических потерь. Устройство содержит трансформатор (2), начало первичной обмотки (1) которого соединено с положительным полюсом входного источника постоянного напряжения, а конец первичной обмотки (1) через силовой регулирующий ключ (3), реализованный в виде полевого транзистора MOSFET, подключен к отрицательному полюсу входного источника постоянного напряжения. Параллельно первичной обмотке (1) трансформатора (2) включен клампирующий элемент, составленный из последовательно соединенных конденсатора (4) и дополнительного ключа (5), реализованного в виде полевого транзистора MOSFET. С концом вторичной обмотки (6) трансформатора (2) соединен анод выпрямительного диода (7), катод которого через последовательно соединенную линейную индуктивность (8) подключен к одному из выводов конденсатора (9), второй вывод которого подключен к началу обмотки (6). Параллельно конденсатору (9) включена нагрузка (10). Управляющие электроды ключей (3, 5) подключены к широтно-импульсному контроллеру (11). 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности преобразователям постоянного напряжения в постоянное и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования, регулирования и стабилизации постоянного выходного напряжения, гальванически отделенного от входного постоянного напряжения и уменьшения динамических потерь.
Известны обратноходовые преобразователи постоянного напряжения [1].
Недостатками известного обратноходового преобразователя постоянного напряжения являются отсутствие возможности включения силового ключа на нулевое значение тока, что приводит к увеличению динамических потерь в силовом ключе при его включении, а также наличие индуктивности рассеяния первичной обмотки, что создает всплески напряжения на силовом ключе при его выключении и может привести к разрушению силового ключа.
Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству обратноходовой преобразователь постоянного напряжения приведенный в [1], содержащий первичную обмотку трансформатора, подключённую через силовой регулирующий ключ к зажимам входного источника постоянного напряжения, трансформатор, осуществляющий электрическую развязку и получение требуемого уровня постоянного выходного напряжения, вторичную обмотку, подключенную через выпрямительный диод ко входу C-фильтра, к выходу которого подключена нагрузка.
Цель изобретения - устранение указанных недостатков.
Поставленная цель достигается тем, что в обратноходовом преобразователе постоянного напряжения с активным клампированием, первичная обмотка трансформатора которого через силовой регулирующий ключ подключена к зажимам входного источника постоянного напряжения, параллельно которой включен клампирующий элемент, а вторичная обмотка трансформатора через выпрямительный диод с последовательно включенной линейной индуктивностью подключена к конденсатору фильтра, параллельно которому включена нагрузка.
На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема выполнения предлагаемого обратноходового преобразователя постоянного напряжения с активным клампированием.
В нем (фиг.1) начало первичной обмотки 1 трансформатора 2 соединено с положительным полюсом входного источника постоянного напряжения, а конец первичной обмотки 1 через силовой регулирующий ключ 3, реализованный в виде полевого транзистора MOSFET, подключен к отрицательному полюсу входного источника постоянного напряжения. Параллельно первичной обмотке 1 трансформатора 2 включен клампирующий элемент, составленный из последовательно соединенных конденсатора 4 и дополнительного ключа 5, реализованного в виде полевого транзистора MOSFET. С концом вторичной обмотки 6 трансформатора 2 соединен анод выпрямительного диода 7, катод которого через последовательно включенную линейную индуктивность 8 подключен к одному из выводов конденсатора 9, второй вывод которого подключен к началу обмотки 6. Параллельно конденсатору 9 включена нагрузка 10. Управляющие электроды ключей 3, 5 подключены к широтно-импульсному контроллеру 11.
Принцип действия предлагаемого преобразователя постоянного напряжения с активным клампированием рассмотрим исходя из предположения идеальности ключевых элементов, установившегося режима работы и непрерывности изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора 2. Обозначим через D относительную к периоду T длительность включенного состояния ключа 3. В этом случае на этапе замкнутого состояния DT ключа 3 происходит накопление энергии в индуктивности намагничивания, определяемой обмоткой 1 трансформатора 2.
После выключения ключа 3 включается дополнительный ключ 5 клампирующего элемента и напряжение на обмотке 1 трансформатора 2 фиксируется на уровне напряжения на конденсаторе 4 равного V IN D/(1-D). Вследствие переполюсовки напряжений на всех обмотках трансформатора 2 и фиксации напряжения на первичной обмотке 1 выпрямительный диод 7 включается и через него начинается нарастание тока, зависящего от величины последовательно включенной линейной индуктивности 8 до величины I L /(1-D) где I L - ток нагрузки. В результате этого процесса на конденсаторе 9 устанавливается выходное напряжение nV IN D/(1-D), где n - отношение витков обмотки 6 к обмотке 1.
После выключения клампирующего ключа 5 с некоторым временным опережением включения силового ключа 3, ток линейной индуктивности 8 продолжает протекать по последовательной цепи, составленной из вторичной обмотки 6, диода 7 и конденсатора 9 с параллельно включенной нагрузкой 10. Этот ток трансформируется в первичную обмотку 1 трансформатора 2 осуществляя разряд паразитной емкости силового ключа 3, выполненного на полевом транзисторе (MOSFET). При правильном выборе величины линейной индуктивности 8 паразитная емкость полевого транзистора (MOSFET) будет разряжена до нуля после чего может включиться паразитный обратный диод полевого транзистора (MOSFET). В результате этого процесса включение силового ключа 3 осуществляется на нулевое значение тока и тем самым исключаются динамические потери мощности на силовом ключе при включении.
Таким образом, предлагаемый обратноходовой преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием, по сравнению с известным устройством позволяет формировать постоянное выходное напряжение из постоянного входного напряжения с уменьшением динамических потерь, обеспечивая возможность включения силового ключа на нулевое значение тока и, как следствие, уменьшение динамических потерь в силовом ключе при его включении, а вследствие наличия клампирующего элемента, исключаются всплески напряжения на силовом ключе при выключении, которое жестко фиксируется на уровне V IN /(1-D).
Литература
1. [Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи в устройствах электропитания РЭА, “Радио и связь”, 1989, стр.47 рис.2.1].
Claims (1)
- Обратноходовой преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием, содержащий трансформатор, имеющий первичную обмотку, подключенную через силовой регулирующий ключ к выводам источника постоянного входного напряжения, вторичную обмотку с выпрямительным диодом, подключенную к емкостному фильтру, отличающийся тем, что параллельно первичной обмотке трансформатора подключен клампирующий элемент, составленный из последовательно соединенных конденсатора и дополнительного ключа, выполненного на полевом транзисторе, а последовательно вторичной обмотке трансформатора, включенной последовательно с выпрямительным диодом, включена линейная индуктивность.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812961C1 true RU2812961C1 (ru) | 2024-02-06 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318290C1 (ru) * | 2006-10-18 | 2008-02-27 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Блок вторичного электропитания |
| RU153371U1 (ru) * | 2014-11-21 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Регулируемый по напряжению преобразователь |
| CN205911955U (zh) * | 2016-07-19 | 2017-01-25 | 深圳南云微电子有限公司 | 有源钳位的反激电路 |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318290C1 (ru) * | 2006-10-18 | 2008-02-27 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | Блок вторичного электропитания |
| RU153371U1 (ru) * | 2014-11-21 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") | Регулируемый по напряжению преобразователь |
| CN205911955U (zh) * | 2016-07-19 | 2017-01-25 | 深圳南云微电子有限公司 | 有源钳位的反激电路 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи в устройствах электропитания РЭА, "Радио и связь", 1989. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9812977B2 (en) | Resonant converters with an improved voltage regulation range | |
| US7746670B2 (en) | Dual-transformer type of DC-to-DC converter | |
| US5590032A (en) | Self-synchronized drive circuit for a synchronous rectifier in a clamped-mode power converter | |
| US7130204B2 (en) | Switching power source apparatus | |
| US9190911B2 (en) | Auxiliary resonant apparatus for LLC converters | |
| US20180337610A1 (en) | PWM Controlled Resonant Converter | |
| US6304463B1 (en) | Single-ended forward converter circuit with quasi-optimal resetting for synchronous rectification | |
| US7535733B2 (en) | Method of controlling DC-to-DC converter whereby switching control sequence applied to switching elements suppresses voltage surges at timings of switch-off of switching elements | |
| US10008948B1 (en) | Active clamp circuit for switched mode power supplies | |
| WO2019102474A1 (en) | Constant frequency dc/dc power converter | |
| US7848119B2 (en) | Direct current to direct current converter | |
| US6487094B1 (en) | High efficiency DC-DC power converter | |
| JP4605532B2 (ja) | 多出力型スイッチング電源装置 | |
| RU2812961C1 (ru) | Обратноходовой преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2806668C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2815911C1 (ru) | Высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2809337C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| RU2802595C1 (ru) | Однотактный преобразователь постоянного напряжения | |
| RU2809335C1 (ru) | Низковольтный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
| KR102075470B1 (ko) | 플라이백 컨버터 | |
| RU2809839C1 (ru) | Низковольтный полумостовой преобразователь постоянного напряжения | |
| RU2815910C1 (ru) | Регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
| RU2815073C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
| RU2581600C1 (ru) | Двухтактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное | |
| RU2815076C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа |