SU1571731A1 - Преобразователь напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани , в много чейковых преобразовател х. Цель изобретени  - повышение КПД и снижение пульсаций выходного напр жени  и уровн  генерируемых радиопомех. В трансформаторный узел 1, входна  цепь которого образована (2K + 1) первичными обмотками 13, 14, 15, выполненными на двух или нескольких трансформаторах, введены 2K конденсаторов 11 и 12. Преобразователь сочетает в себе функции резонансного преобразовател  и преобразователей с пр мым и обратным включением диода. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани , в много чейковых преобразовател х .

Цель изобретени  - повышение КПД, снижение пульсаций выходного напр жени  и уровн  генерируемых помех.

На фиг.1 изображена схема преобразовател ; на фиг.2 - временные диаграммы его работы; на фиг.З - вариант исполнени  первичной цепи трансформаторного узла дл  случаев (а) и К-З(б).

Преобразователь напр жени  (фиг„1) содержит трансформаторньй узел 1, входна  цепь 2 и 3 которого подключена через коммутатор 4 к шинам 5 и 6 питающей сети, а выходна  7-10 - к

цепи нагрузки. В трансформаторный узел 1 введены, например, два конденсатора 11 и 12, входна  цепь 2 и 3 образована при этом трем  первичными обмотками 13, 14 и 15, выполненными, например, на трех трансформаторах 16, 17 и 18 и соединенными, между собой встречно-последовательно. К началу первой обмотки 13 через конденсатор 11 подключены начала обмоток 14 и 15, а к концу последней обмотки 15 через конденсатор 12 - концы остальных 13 и 14 обмоток. Вторичные обмотхи 19, 20 и 21 подключены к цепи нагрузки через диоды 22, 23 и 24, емкостный фильтр 25 - к сопротивлению 26.

Коммутатор 4 выполнен, например, по мостовой од отактной схеме на

1

СО

двух ключах 27 и 28 и двух рекупера- ционных диодах 29 и 30. Шины 5 и 6 питающей сети шунтированы конденсатором 31.

На фиг.2 обозначено: 32 - сигнал управлени  ключами 27 и 28; 33 - напр жение на ключах 27 и 28; 34 - ток через эти ключи.

, Преобразователь работает следующим образом.

При подключении шин 5 и 6 к питающей сети зар жаетс  конденсатор 31, и при одновременном открывании ключей 27 и 28, в качестве которых могут быть использованы как транзисторы, так и тиристоры, начинаетс  процесс зар да конденсатора 11 по цепи ключ 27 - конденсатор 11 - обмотка 15 - ключ 28 - шины 5 и 6 питани  и конденсатора 12 по цепи ключ 27 - обмотка 13 - конденсатор 12 - ключ 28 - шины 5 и 6 питани , а также образуетс  цепь ключ 27 - конденсатор 11 - обмотка 14 - конденсатор 12 - ключ 28 - шины 5, 6 питани . В процессе зар да осуществл етс  запасание энергии в трансформаторах 16 и 18 и перемагни- чивание трансформатора 17. В нагрузку в это врем  энерги  не поступает. Нарастание тока осуществл етс  по колебательному закону до тех пор, пока конденсаторы 11 и 12 не зар д тс  примерно до половины напр жени  источника питани . В это врем  ток через обмотку 14 трансформатора 17 мен ет пол рность, а через ключи (также по колебательному закону) ток уменьшаетс  до нул . Если в данный момент выключить, ключи, то при нулевом токе на ключах будет нарастать напр жение. В нагрузку энерги  поступает с момента начала спада тока разр да конденсаторов 11 и 12 через ключ. В таком режиме работы динамические потери в ключах отсутствуют, нет и других фронтов тока, что существенно уменьшает помехи в питающую сеть. Когда ключи закрыты, энерги , запасенна  в трансформаторах, поступает в нагрузку и перезар жает конденсаторы 11 и 12. Если при спаде тока через ключи их не запирать, то в дальнейшем идет накопление энергии в трансформаторах (дроссел х) 16 и 18 и пр ма  передача энергии через трансформатор 17. Конденсаторы 11 и 12 при этом дозар жаютс . В- этой части периода трансформатор 17 работает

5

0

5

0

5

0

с наличием дросселей 16 и 18 в первичной цепи и с пр мым включением диода 23 в цепь вторичной обмотки 20. Запирание ключей 27 и 28 осуществл ют , при максимальном токе в этом периоде и при нулевом напр жении на ключах ,так как конденсаторы 11 к 12 станов тс  источниками энергии и включены встречно пол рности шин 5 и 6 питани . Динамические потери в этом режиме также отсутствуют. Таким образом, на этапе переключени  ключей преобразователь работает как резонансный , без динамических потерь, на этапе, когда ключи открыты и закончен процесс зар да конденсаторов, как преобразователь с пр мым включением диода, но без дроссел  в цепи диода, на этапе, когда ключи выключены , - как преобразователь с обратным включением диода в- цепь нагрузки. Трансформаторы 16 и 18 отдают накопленную энергию на подзар д конденсатора 25 и в сопротивление 26 нагрузки Н.

Обмотки 13 и 15 могут быть выполнены на одном магнитопроводе, что упрощает вторичную цепь преобразовател . В то же врем , когда необходимо увеличить частоту или уменьшить врем  накоплени  энергии, используют большее число обмоток (трансформаторов ) , рассчитанных на соответствующую часть напр жени  источника пита45

50

55

ни „ I

Увеличение числа первичных обмоток и трансформаторов не увеличивает их суммарной габаритной мощности, так как обмотку в первичной цепи рассчитывают на часть напр жени  источника питани ,а обмотку вторичной цепи на часть тока нагрузки. Расчетна  мощность введенных конденсаторов определ етс  динамическими потер ми при переключении ключей, что исключает дополнительные неэкономичные цепи. Динамические потери в предложенном устройстве практически полностью отсутствуют, а на этапе переключени  выполн етс  полезна  работа по перемагничиванию трансформатора и переключению диодов выпр мител  за счет накопленной энергии в конденсаторах или индуктивност х трансформаторов . Уменьшен уровень высокочастотных помех, так как исключены крутые фронты тока в цепи питани  и нагрузки . Уменьшен уровень пульсаций в нагрузке за счет того, что в нагрузку поступает энерги  почти весь период за исключением времени зар да конденсаторов при открытых ключах. Когда открыты ключи, преобразователь работает с пр мым включением диода 23, а при закрытых ключах - с обратным включением диодов 22 и 24, Это позвол ет дополнительно уменьшить фильтр и исключить в выходной цепи индуктивность . Надежность преобразовател  повышаетс  за счет того, что формируетс  благопри тна  траектори  переключени  ключей, которые не выход т из области безопасных режимов работы. Транзисторные ключи не подвержены вторичному пробою, и, следовательно, удаетс  использовать максимальные параметры , определ емые паспортными данными с. Обеспечиваетс -более благопри тна  коммутаци  диодов в цепи нагрузки и больший коэффициент их использовани . При выполнении преобразователей с низковольтным сильноточным выходом не требуютс  сильноточные дроссели фильтров, что также уменьшает габариты. Принципиально возможно выполнение трансформаторов с двум  обмотками, что упроппет конструкцию и повышает технологичность в производстве. Нет необходимости осуществл ть деление токов в диодах выпр мител , рассчитанных на ток меньший , чем ток в нагрузке. Преобразователь обладает естественным токоогра- ничением, что упрощает систему управлени  и повышает надежность. В каче 5717316

стве коммутатора 4 может быть использована и мостова  двухтактна  . Число вводимых элементов определ , етс  из услови  необходимых выходных параметров преобразовател  при одно- . типных трансформаторах. Если общий коэффициент трансформации преобразовател  большой (малый уровень напр Ю жени  в нагрузке), то в отдельном трансформаторе он может быть единичным , что существенно повышает коэффициент св зи между обмотками, улучшает унификацию элементов, что важно в массовом производстве.

15

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь напр жени , содержащий трансформаторный узел$ входна 

   цепь которого подключена к выходу ключевого коммутатора, входом подключенного к входным выводам, отличающийс  Tei-s, что, с целью повышени  КПД и снижени  пульсаций

   выходного напр жени  и уровн  генерируемых радиопомех, в трансформаторный узел введены 2К конденсаторов, а его входна  цепь образована (2К + 1) первичными обмотками, выполненными по

   крайней мере на двух сердечниках и соединенными между собой встречно последовательно, причем к началу первой обмотки через соответствующий из 2К конденсаторов подключены начала остальных 2К первичных обмоток, а к

   концу последней через другие из 2К конденсаторов - концы других 2К пер- вичных обмоток.

   а

   о- 2

   5f

   JoСоставитель С.Кон хин Редактор Л.Веселовска  Техред м.Ходанич Корректор Э. Лончакова

   Заказ 1520

   Тираж 499

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   фигЗ

   Подписное