SU1422323A1 - Однотактный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Description

(21)4019631/2А-07; 4019629/24-07

(22)13.02.86

(46) 07.09.88. Бкш. (Р 33

(72) С.Ю.Панфилов, И.В.Полетаев,

М.Г.Тьшес и А.В.Тюрин

(53)621.314.58(088.8)

(56)Патент США № 2826731, кл. Н 02 М 3/337, 1958.

Патент США № 3313998, кл. Н 02 М 3/337, 1967.

(54)ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

(57)Изобретение относитс  к электротехнике . Цель - повьшение КПД и надежности путем уменьшени  импульсной мощности при выключении силового транзистора. Устр-во содержит силовой транзистор 1, трансформатор 2, выпр мительный 3 и ракуперационный 4 диоды. Конденсатор 9 включен параллельно дополнительному диоду 8. Силовые транзисторы 1 и 10 работают поочередно и управл ютс  импульсами напр жени  длительностью.не более 0,5 Т. В момент времени выключенного силового транзистора 1 посто нство тока на выходе-преобразовател  обеспечиваетс  энергией, накопленной в дросселе 5 и конденсаторе 6, котора  затем передаетс  в нагрузку. Перенапр жени , возникающие на кол- лекторно-эмиттерном переходе силового транзистора 1 или 10, имеют место в интервалы времени его полного выключени . 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

с

(Л

Фиг.2

Изобретение относитс  к электро- технике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретени  - повышение КПД и надежности путем уменьшени  импульсной мощности при выключении силового транзистора.

На фиг. 1 и 2 представлены элект- Q Кроме того, обозначены напр жение Е

рические схемы предлагаемых одно- тактных тгреобразоваТелей посто нного напр жени ; на фиг. 3 - диаграммы напр жений и токов участков схемы.,

Однотактный преобразователь пос- то нного напр жени  (фиг. 1) содержит первую преобразовательную  чейку , состо щую из силового транзистора 1, тран сформатора 2, имеющего первичную, дополнительную и вторичную обмотки, выпр мительного 3 и рекуперацнонного 4 диодов. В преобразователь вход т также LCD-фильтр 5-6-7, дополнительный диод 8 и конденсатор 9. Со вторым входным выводом преобразовател  соединены первый вывод конденсатора 9 и вторые выводы дополнительного 8 и рекуперационног 4 диодов. С первым входным выводом преобразовател  через силовой транзистор 1 соединен конец первичной обмотки трансформатора 2, начало которой соединено с вторым выводом конденсатора 9, первым выводом дополнительного диода 8 и концом дополни тельной обмотки трансформатора 2, начало которой соединено с первым выводом.рекуперационного диода 4.

Во вторичной обмотке трансформатора 2 наводитс  ЭДС, под действием которой по цепи 3-5-6 и нагрузка пр текает ток. В этот.промежуток време ни t(,-t в сердечнике трансформато ра 2 накапливаетс  реактивна  энерВторична  обмотка трансформатора 2 через выпр мительный диод 3 подключе- 40 величина которой определ етс 

индуктивностью первичной обмотки

на к входу выходного LCD-фильтра 5-6-7, выход которого подключен к выходным выводам.

Однотактный преобразователь посто-45  нного напр жени  в сдвоенном вари- (фиг. 2) содержит вторую, аналогичную первой, преобразовательную  чейку, состо щую из;силового транзистора 10, трансформатора 11, с 50 первичной, дополнительной .и вторичной обмотками, выпр мительного 12 и рекуперационного 13 диодов, причем выходные цепи  чеек соединены параллельно , эмиттеры силовых транзис- 5S торов 1 и 10, начала первичных обмоток трансформатора 2 и 11 и вторые выводы рекуперационных диодов 4 и 18 объединены.

трансформатора и током намагничивани  1. В момент времени tf силовой транзистор 1 выключаетс  и на допол нительной обмотке трансформатора 2 возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой открываетс  рекуп рационный диод 4 по цепи дополнительна  обмотка трансформатора 2-9запасенна  в сердечнике трансформат ра 2 энерги  рекуперируетс  в конденсатор 9. Этот процесс продолжаетс  до момента времени t;. При этом конденсатор 9 зар жаетс  до величины напр жени  ДЕ.

зар женным

Конденсатор 9 остаетс  до момента времени Т и начинает разр жатьс , когда включаетс  силовой транзистор 1 (в момент времени Т) .

На фиг. 3 обозначены напр жение 14 коллектор-эмиттер силового транзистора 1, ток 15 силового транзистора 1, ток 16 диода 4, напр жение 17 на диоде 8, напр жение 18 на первичной обмотке трансформатора 2, напр жение 19 на диоде 4, ток 20 че рез дроссель 5 LCD-фильтра 5-6-7.

первичного источника, напр жение ЛЕ, формируемое на конденсаторе 9, максимальное нап)р жение t.. прикладываемое к силовому транзистору 1, отношение числа витков п первичной обмотки к вторичной тране

i

форматора 2, отношение числа п дополнительной обмотки к первичной трансформатора 2, максимальное значение тока ijj намагничивани  (тока холостого хода), протекающего по первичной.обмотке трансформатора 2 в интервалы времени включенного регулирующего транзистора 1, минимальное и максимальное значени  тока If.M -iMOKc. силового транзистора 1,

Преобразователь (фиг.1) работает следующим образом.

В момент времени силовой транзистор 1 открыт и нагф жение питани  через дополнительный диод 8 поступает на первичную обмотку

трансформатора 2.

Во вторичной обмотке трансформатора 2 наводитс  ЭДС, под действием которой по цепи 3-5-6 и нагрузка протекает ток. В этот.промежуток времени t(,-t в сердечнике трансформатора 2 накапливаетс  реактивна  энер

величина которой определ етс 

трансформатора и током намагничивани  1. В момент времени tf силовой транзистор 1 выключаетс  и на дополнительной обмотке трансформатора 2 возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой открываетс  рекупе рационный диод 4 по цепи дополнительна  обмотка трансформатора 2-94 запасенна  в сердечнике трансформатора 2 энерги  рекуперируетс  в конденсатор 9. Этот процесс продолжаетс  до момента времени t;. При этом конденсатор 9 зар жаетс  до величины напр жени  ДЕ.

зар женным

Конденсатор 9 остаетс  до момента времени Т и начинает разр жатьс , когда включаетс  силовой транзистор 1 (в момент времени Т) .

15

20

В этот момент времени напр жение Е + ДЕ, образованное первичным источником и конденсатором 9, прикладываетс  к первичной обмотке трансформатора 2. После окончани  разр да конденсатора 9 на первичную обмотку трансформатора поступает напр жение Е через додолнительный диод 8.

Далее процессы повтор ютс  анало- д гично описанным. В момент времени выключейного силового транзистора посто нство TOKai на выходе преобразовател  обеспечиваетс  за счет энергии, накопленной в дросселе 5 и конденсаторе 6 LCD-фильтра 5-6-7 Эта энерги  передаетс  в нагрузку по цепи 7-5-6 и нагфузка.

В однотактном сдвоенном пре-, образователе посто нного напр жени  (фиг. 2) силовые транзисторы 1 и 10 работают поочередно и управл ютс  импульсами напр жени , сдвинутыми на половину периода коммутации устройства и длительностью не более 0,5 Т.

Однотактный сдвоенный преоб- разователь посто нного напр жени  работает аналогично преобразователю, выполненному по схеме (фиг. 1).,

Трансформаторы преобразователей конструктивно выполнены таким образом , что обеспечиваетс  хороша  маг нитна  св зь между обмотками, т.е. минимальна  индуктивность рассе ни .

В предлагаемых преобразовател х напр жение на колректор-эмиттерных переходах силовых транзисторов оказываетс  несколько выше, чем в известном . Однако эти напр жени  возникают в интервалы времени полностью выключенного силового транзистора. В интервалы времени переключени  транзистора напр жени  на его переходе коллектор-эмиттер значительно снижены по сравнению с известным преобразователем.

Поэтому, в предлагаемых устройрт- вах за счет снижени  напр жений на силовых транзисторах в режимах переключени  при некотором увеличении

25

30

35

40

45

50

15

20

д

22323

напр жени 

в .режиме отсечки обеспечиваетс  улучшение надежности (траектори  переключени ) и повышение КПД (за счет снижени  динамических потерь).

ФорЬ ула-изобретени 

Claims (2)

1.Однотактный преобразователь, посто нного напр жени , содержащий преобразовательную  чейку, состо щую из силового транзистора, трансформатора с первичной, вторичной и дополнительной обмотками, выпр мительного. и рекуперационного диодов, причем первична  обмотка трансформатора концом соединена с коллектором силового транзистора, эмиттер которого . соединен с первым входным выводом преобразовател , дополнитель на  обмотка подключена концом к началу первичной обмотки, к началу дополнительной обмотки подключен первый

25 вывод рекуперационного диода, а вторична  обмотка подключена через выпр мительный диод к входу выходного LCD-фильтра, отличающийс  ,тем, что, с целью повышени  КПД и надежности путем уменьшени  импульсной мощности при выключении силового транзистора, введены конденсатор и дополнительный диод, причем вторые вьшоды рекуперационного и дополнительного диодов и первый вывод конденсатора объединены и подключены к второму входн(Л1у выводу преобразовател , а первый вьшод дополнитель-, ного диода и второй вывод конденсатора подключены к началу г первичной обмотки трансформатора.

2.Преобразователь по п. 1, о т- личй ющийс  тем, что введе- на втора  преобразовательна   чейка, выполненна  аналогично первой, причем выходные цепи  чеек соединены параллельно, а эмиттеры силовых транзисторов, начала первичных обмоток трансформаторов и вторые выводы рекуперационных диодов  чеек объединены соответственно.

30

35

40

45

50

Hзнаке

0,57

tfT i,5.T гт . fpi/.J