RU2818295C1 - Квазидвухтактный однотактный преобразователь постоянного напряжения - Google Patents
Квазидвухтактный однотактный преобразователь постоянного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818295C1 RU2818295C1 RU2024100878A RU2024100878A RU2818295C1 RU 2818295 C1 RU2818295 C1 RU 2818295C1 RU 2024100878 A RU2024100878 A RU 2024100878A RU 2024100878 A RU2024100878 A RU 2024100878A RU 2818295 C1 RU2818295 C1 RU 2818295C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- primary winding
- beginning
- transformer
- capacitor
- input
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- BULVZWIRKLYCBC-UHFFFAOYSA-N phorate Chemical compound CCOP(=S)(OCC)SCSCC BULVZWIRKLYCBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к однотактным преобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования, стабилизации и регулирования постоянного выходного напряжения, гальванически отделенного от входного постоянного напряжения. Технический результат - устранение высоковольтного всплеска напряжения на силовом регулирующем ключе при его включении из-за наличия индуктивности рассеяния на первичной обмотке трансформатора, к которой подключен силовой регулирующий ключ, повышение эффективности выходной цепи, симметрирование намагничивания силового трансформатора. Устройство содержит силовой трансформатор 2, в котором начало первой первичной обмотки 1 соединено с положительным выводом входного источника постоянного напряжения, а конец первой первичной обмотки 1 через регулирующий ключ 3 подключен к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину. К общей точке соединения регулирующего ключа 3 с концом первой первичной обмотки 1 подключен конденсатор 4, второй полюс которого подключен к концу второй первичной обмотки 5, начало которой подключено к общей шине. К общей точке соединения конденсатора 4 с концом обмотки 5 подключен анод диода 6, катод которого соединен с положительным выводом входного источника постоянного напряжения. Между началом и концом вторичной обмотки 7 трансформатора 2 включены две линейные индуктивности 8,9 включенные последовательно. К началу и концу вторичной обмотки 7 анодами подключены выпрямительные диоды 10,11, катоды которых объединены в общую точку соединения и подключены к первому полюсу конденсатора фильтра 12, второй полюс которого подключен к общей точке соединения линейных индуктивностей 8,9. Параллельно конденсатору фильтра 12 включена нагрузка 13. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к однотактным преобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования, стабилизации и регулирования постоянного выходного напряжения, гальванически отделенного от входного постоянного напряжения.
Известны однотактные преобразователи постоянного напряжения с гальваническим разделением выходного постоянного напряжения от входного постоянного напряжения [1].
Недостатком известных однотактных преобразователей постоянного напряжения с гальваническим разделением выходного постоянного напряжения от входного постоянного напряжения является высоковольтный всплеск напряжения на силовом ключе при его включении из-за наличия индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора, к которой подключен силовой регулирующий ключ, низкая эффективность выходной цепи, работа сердечника силового трансформатора по частному циклу намагничивания.
Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому устройству однотактный преобразователь постоянного напряжения с гальваническим разделением выходного постоянного напряжения от входного постоянного напряжения, содержащий первую первичную обмотку трансформатора, подключенную началом к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а через регулирующий ключ к отрицательному выводу образующему общую шину, вторую первичную обмотку трансформатора, включенную концом к положительному выводу входного постоянного напряжения, а началом к катоду диода, анод которого подключен к общей шине, вторичную обмотку трансформатора, включенную через первый диод ко входу Г-образного LC-фильтра, к выходу которого подключена нагрузка, а на входе которого подключен второй шунтирующий диод, катод которого объединен в общую точку соединения с катодом первого диода [1]. Недостатком данного однотактного преобразователя постоянного напряжения является высоковольтный всплеск напряжения на силовом регулирующем ключе при его включении из-за наличия индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора, к которой подключен силовой регулирующий ключ.
Цель изобретения - устранение высоковольтного всплеска напряжения на силовом регулирующем ключе при его включении из-за наличия индуктивности рассеяния на первичной обмотке трансформатора, к которой подключен силовой регулирующий ключ, повышение эффективности выходной цепи, симметрирование намагничивания силового трансформатора.
Поставленная цель достигается тем, что в однотактном преобразователе постоянного напряжения две первичные обмотки трансформатора, включенные встречно соединяются через конденсатор таким образом, что первая первичная обмотка трансформатора началом подключена к положительному выводу входного постоянного напряжения, концом к силовому регулирующему ключу, второй полюс которого подключен к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующего общую шину, а вторая первичная обмотка концом подключена к аноду диода, катод которого подключен к положительному выводу источника постоянного напряжения, при этом начало второй первичной обмотки подключено к общей шине входного источника постоянного напряжения.
На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные электрические схемы вариантов выполнения квазидвухтактного однотактного преобразователя постоянного напряжения.
На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая квазидвухтактного однотактного преобразователя постоянного напряжения.
На фиг. 2 представлена принципиальная электрическая квазидвухтактного однотактного преобразователя постоянного напряжения с дополнительно введенной обмоткой.
В нем (Фиг. 1) начало первичной обмотки 1 трансформатора 2 соединено с положительным выводом входного источника постоянного напряжения, а конец первичной обмотки 1 через регулирующий ключ 3 подключен к отрицательному выводу входного источника постоянного напряжения, образующему общую шину. К общей точке соединения регулирующего ключа 3 с концом первичной обмотки 1 подключен конденсатор 4, второй полюс которого подключен к концу второй первичной обмотки 5, начало которой подключено к общей шине. К общей точке соединения конденсатора 4 с концом обмотки 5 подключен анод диода 6, катод которого соединен с положительным выводом входного источника постоянного напряжения. Между началом и концом вторичной обмотки 7 трансформатора 2 включены две линейные индуктивности 8, 9, включенные последовательно. К началу и концу вторичной обмотки 7 анодами подключены выпрямительные диоды 10, 11, катоды которых объединены в общую точку соединения и подключены к первому полюсу конденсатора фильтра 12, второй полюс которого подключен к общей точке соединения линейных индуктивностей 8, 9. Параллельно конденсатору фильтра 12 включена нагрузка 13.
Принцип действия предлагаемого квазидвухтактного однотактного преобразователя постоянного напряжения рассмотрим исходя из предположения идеальности ключевых элементов, установившегося режима работы и непрерывности изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора 2 и линейных индуктивностей 8, 9, в которых в установившемся режиме протекают половинные величины тока нагрузки.
Обозначим через D относительную к периоду T длительность включенного состояния ключа 3. В этом случае на этапе замкнутого состояния DT ключа 3 происходит передача энергии в нагрузку через прямосмещенный выпрямительный диод 10, обмотку 7, нагрузку 13 и линейную индуктивность 9. После выключения регулирующего ключа 3 на интервале времени (1-D)T протекают одновременно два процесса включение диода 6 и передача энергии в выходную цепь через прямосмещенный выпрямительный диод 11, обмотку 7, нагрузку 13 и линейную индуктивность 8. Процесс передачи энергии в выходную цепь продолжается в течение восстановления магнитных свойств трансформатора 2, то есть в течение проводящего состояния диода 6. Указанный интервал времени приблизительно равен времени DT что следует из баланса вольт-секундных площадей на первичных обмотках трансформатора. Передача энергии в выходную цепь на этом интервале времени повышает эффективность выходной цепи. На этом интервале времени напряжение на выключенном ключе 3 равно 2V IN , при этом полностью исключается влияние индуктивностей рассеяния первичных обмоток 1,5 трансформатора 2 поскольку выключение ключа 3 происходит на фиксированный источник постоянного напряжения, обусловленный суммой напряжений V IN + V C = 2V IN , так как V C = V IN . После выключения диода 6 ток в нагрузке поддерживается за счет одновременного проводящего состояния выпрямительных диодов 10, 11 и суммирования средних токов линейных индуктивностей 8, 9, а напряжение на выключенном ключе 3 падает до величины V IN . Через интервал времени T происходит очередное включение регулирующего ключа 3 передача энергии в выходную цепь по цепи прямосмещенный выпрямительный диод 10, вторичную обмотку 7, нагрузку 13 и линейную индуктивность 9. При этом регулирующий ключ 3 включается на ток линейной индуктивности 9, который меньше тока нагрузки, а недостающая величина добавляется из линейной индуктивности 8, что приводит к тому, что через выпрямительный диод 10 течет ток нагрузки. Аналогичные процессы протекают при восстановлении магнитных свойств трансформатора, когда проводит выпрямительный диод 11, тогда недостающая величина до тока нагрузки через диод 11 добавляется из линейной индуктивности 9.
В результате описанного процесса работа квазидвухтактного однотактного преобразователя постоянного напряжения на выходе устанавливается выходное напряжение V 0 = nV IN D, где n=N 7 /N 1 = N 7 /N 5 .
Следует также заметить, что первичные обмотки 1, 5 трансформатора 2 работают в параллель и при передаче энергии в нагрузку в импульсе, т.е. в течение времени DT включенного состояния регулирующего ключа 3, и на интервале времени восстановления трансформатора 2 также равного DT, что позволяет использовать провод с меньшим сечением при их реализации.
Введение (Фиг. 1) дополнительной вторичной размагничивающей обмотки 14 трансформатора 2, не влияющей на среднее значение выходного напряжения, поскольку среднее значение на ней равно нулю, позволяет перевести магнитопровод трансформатора 2 из режима перемагничивания по частному циклу в режим симметричного перемагничивания, точно так как это происходит в двухтактных преобразователях постоянного напряжения. В этом режиме работы магнитопровода трансформатора 2 интервал времени восстановления t восст в точности равен DT.
Таким образом, предлагаемый квазидвухтактный однотактный преобразователь постоянного напряжения, по сравнению с известным устройством позволяет исключить влияние индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора на высоковольтный всплеск на регулирующем ключе при его выключении, к которой подключен регулирующий ключ, повысить эффективность выходной цепи, обеспечить симметрирование перемагничивания силового трансформатора.
1. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи в устройствах электропитания РЭА, “Радио и связь”, 1989, стр.65 рис.3.3..
Claims (2)
1. Квазидвухтактный однотактный преобразователь постоянного напряжения содержащий трансформатор, включающий в себя две первичные обмотки, входной источник постоянного напряжения, регулирующий ключ, отрицательный вывод входного источника постоянного напряжения, образующий общую шину, диод, катод которого подключен к началу первой первичной обмотки, вторичную обмотку, подключенную через выпрямительный диод к входным зажимам Г-образного LC-фильтра, к выходным зажимам которого подключена нагрузка, отличающийся тем, что введены конденсатор, две линейные индуктивности и второй выпрямительный диод, две первичные обмотки трансформатора включены встречно и последовательно через конденсатор таким образом, что начало первой первичной обмотки подключено к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, а конец через регулирующий ключ к общей шине, общая точка соединения конца первой первичной обмотки с регулирующим ключом соединена с первым полюсом конденсатора, второй полюс которого соединен с концом второй первичной обмотки, начало которой подключено к общей шине, а к общей точке соединения конца второй первичной обмотки с конденсатором подключен анод диода, катод которого подключен к положительному выводу входного источника постоянного напряжения, при этом к началу и концу вторичной обмотки трансформатора параллельно включены последовательно включенные две линейные индуктивности, к которым анодами подключены первый и второй выпрямительные диод, катоды которых объединены в общую точку и подключены к первому полюсу конденсатора фильтра, второй полюс которого подключен к общей точке соединения линейных индуктивностей, параллельно конденсатору фильтра включена нагрузка.
2. Квазидвухтактный однотактный преобразователь постоянного напряжения по п.1 отличающийся тем, что между общей точкой соединения выпрямительных диодов и конденсатором фильтра включена дополнительная вторичная обмотка концом к общей точке соединения выпрямительных диодов, а началом к конденсатору фильтра.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2818295C1 true RU2818295C1 (ru) | 2024-05-02 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU660167A1 (ru) * | 1977-04-04 | 1979-04-30 | Рижский Ордена Ленина Государственный Электротехнический Завод Вэф Им. В.И.Ленина | Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени в посто нное |
DE10303421A1 (de) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Infineon Technologies Ag | Strom-/Spannungswandleranordnung |
US7154763B2 (en) * | 2004-08-02 | 2006-12-26 | Flying Mole Corporation | Push-pull switching power converter |
RU2455746C2 (ru) * | 2010-05-12 | 2012-07-10 | Закрытое акционерное общество "Связь инжиниринг" | Двухтактный мостовой преобразователь |
RU2474948C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Стабилизированный преобразователь напряжения |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU660167A1 (ru) * | 1977-04-04 | 1979-04-30 | Рижский Ордена Ленина Государственный Электротехнический Завод Вэф Им. В.И.Ленина | Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени в посто нное |
DE10303421A1 (de) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Infineon Technologies Ag | Strom-/Spannungswandleranordnung |
US7154763B2 (en) * | 2004-08-02 | 2006-12-26 | Flying Mole Corporation | Push-pull switching power converter |
EP1624561A3 (en) * | 2004-08-02 | 2008-02-20 | Flying Mole Corporation | Push-pull switching power converter |
RU2455746C2 (ru) * | 2010-05-12 | 2012-07-10 | Закрытое акционерное общество "Связь инжиниринг" | Двухтактный мостовой преобразователь |
RU2474948C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Стабилизированный преобразователь напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100691622B1 (ko) | 클램프 다이오드를 이용한 플라이백 dc/dc 컨버터 | |
US20050024803A1 (en) | Lossless clamping circuit of power converter having relatively higher efficiency | |
US10742130B2 (en) | Phase shift bridge converter using clamp circuit connected to the center-tap of the transformer on the secondary side | |
CN215934730U (zh) | 一种高升压比的dc-dc变换器 | |
CN111404362B (zh) | 一种卫星电源用有源钳位正激变换器及方法 | |
RU2818295C1 (ru) | Квазидвухтактный однотактный преобразователь постоянного напряжения | |
CN109713905B (zh) | CCM/DCM复用的单耦合电感多输出buck变换器 | |
CN115664223A (zh) | 一种准z源全桥变换器和控制方法 | |
RU2818293C1 (ru) | Двухтактный преобразователь постоянного напряжения | |
RU2815911C1 (ru) | Высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
RU2806668C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
RU2818294C1 (ru) | Двухтактный преобразователь постоянного напряжения с удвоением тока | |
RU2809839C1 (ru) | Низковольтный полумостовой преобразователь постоянного напряжения | |
RU2809337C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
RU2809335C1 (ru) | Низковольтный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
RU2815910C1 (ru) | Регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
RU2812962C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
RU2815075C1 (ru) | Высокоэффективный импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
RU2815073C1 (ru) | Двухполярный регулятор постоянного напряжения | |
CN113098300A (zh) | 一种基于同步整流实现电流自平衡的三路输出辅助电源及其切换方法 | |
RU2812961C1 (ru) | Обратноходовой преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием | |
RU2815076C1 (ru) | Импульсный регулятор постоянного напряжения повышающего типа | |
RU2805046C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности | |
RU2807665C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности | |
RU2806674C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности |