SU1686653A2 - Однотактный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани . Цель изобретени  - повышение КПД и надежности путем 6 К + -1-&уменьшени  динамических потерь при выключении управл емого ключа. Параллельно управл ющему ключу 5 включена корректирующа  цепочка, состо ща  из конденсатора 19 и диода 20. Конденсатор 19, зар жа сь при выключении управл емого ключа 5, обеспечивает малые динамические потери, так как спадтока управл емого ключа 5 происходит практически при отсутствии приложенного к нему напр жени . При включении управл емого ключа 5 происходит разр д конденсатора 19 через дополнительные обмотки 22 и 23 первого 3 и второго 4 трансформаторов и через источник питани , причем ток разр да ограничен индуктивностью рассе ни  элементов 26 и 27 этих обмоток, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. о оо о о ел. W

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , может быть использовано в системах вторичного электропитани  и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. №1617566.

Цель изобретени  - повышение КПД и надежности путем уменьшени  динамических потерь при выключении управл емого ключа.

На фиг. 1 показана принципиальна  схема предлагаемого однотактного преобразовател  посто нного напр жени ; на фиг. 2 - диаграммы токов I и напр жений U в основных цеп х преобразовател , индекс которых соответствует номеру элемента цепи .

Однотактный преобразователь посто нного напр жени  (фиг. 1) содержит цепь последовательно соединенных первичных обмоток 1 и 2, соответственно первого 3 и второго 4 трансформаторов и управл емого ключа 5, включенную между входными выводами 6 и 7 преобразовател .

Блок 8 управлени  соединен с управл ющим электродом ключа 5, рекуперацион- ный диод 9 и выпр мительный диод 10 подключены к фильтрующему конденсатору 11, шунтированному нагрузкой RH, вторична  обмотка второго трансформатора 4 выполнена с промежуточным отводом, т.е. в виде двух секций 12 и 13. В преобразователь введена цепочка из последовательно соединенных разделительного диода 14 и дополнительных обмоток 15 и 16 первого 3 и второго 4 трансформаторов, подключенна  между входными выводами 6 и 7 преобразовател .

Между силовыми выводами управл емого ключа 5 и диода 14, не соединенными с входными выводами 6 и 7 преобразооате- л , включен блокирующий конденсатор 17. Один крайний вывод вторичной обмотки (секции 12) второго трансформатора 4 через рекуперационный диод 9 соединен с одним выводом конденсатора 11 и первым выводом вторичной обмотки 18 первого трансформатора 3.

Второй вывод вторичной обмотки 18 первого трансформатора 3 через выпр мительный диод 10 соединен с промежуточным отводом вторичной обмотки второго трансформатора 4.

Другой крайний вывод вторичной обмотки (секции 13) второго трансформатора 4 соединен с другим выводом конденсатора 11. Параллельно силовым выводам управл емого ключа 5 включена введенна  корректирующа  цепочка, состо ща  из последовательно соединенных конденсатора 19 и диода 20. При этом их точка соединени  подключена через введенный токоог- раничивающий элемент 21 к первому выводу введенной разр дной цепочки, состо щей из согласно последовательно соединенных дополнительных обмоток 22 и 23 первого 3 и второго 4 и трансформаторов.

Точка соединени  конденсатора 19 с вторым силовым выводом управл емого ключа 5 подключена к первому входному

0 выводу 7, а второй выиод разр дной цепочки соединен с вторым входным выводом 6. В качестве токоограничивающего элемента 21 может быть использован резистор. Дл  уменьшени  потерь в токоограничивающем

5 элементе 21 последний может быть выполнен в виде дроссел  или цепочки, состо щей из последовательно соединенных резистора и дроссел .

Входные выводы 6 и 7 предлагаемого

0 однотактного преобразовател  посто нного напр жени  подключены к источнику питани  с напр жением ЕПит. Индуктивности рассе ни  первичных обмоток 1 и 2 и дополнительных обмоток 22 и 23 первого 3 м вто5 рого 4 трансформаторов условно показаны на фиг. 1 в виде отдельных элементов 24-27 соответственно.

Однотактный преобразователь посто нного напр жени  работает следующим

0 образом.

При подключении входных выводов 6 и 7 преобразовател  к источнику питани , когда блок 8 управлени  еще не работает, начинаетс  процесс первичного разр да

5 конденсатора 17 по цепи 6-24-1-25-2-17- 15-16-7 и корректирующего конденсатора 19 по цепи 6-24-1-25-2-20-19-7.

При этом конденсатор 17 и корректирующий конденсатор 19 зар жаютс  до на0 пр жени  ЕПИТ.

При подаче на базу управл емого ключа 5 положительного импульса напр жени , формируемого блоком 8 управлени , начинает протекать ток в первичной цепи преоб5 разовател  К5 (интервал времени ti-ia, фиг, 2), который замыкаетс  по цепи 6-24-1-25- 2-5-7-6.

При этом на вторичной обмотке 18 первого трансформатора 3 возникает импульс

0 напр жени , открывающий выпр мительный диод 10, и энерги  на первичной цепи преобразовател  поступает в конденсатор 11 и нагрузку по контуру соответственно 18-10-13-11.

5 Сердечник первого трансформатора 3 выполн етс  с высокой магнитной проницаемостью , а сердечник второго трансформатора 4 - с низкой. При этом первый трансформатор 3 можно рассматривать как трансформатор напр жени , а второй

трансформатор 4 - как двухобмоточный дроссель.

В момент открывани  управл емого ключа 5 зар женный на предыдущем этапе до напр жени  источника питани  блокирующий конденсатор 17 разр жаетс  через открытый управл емый ключ 5 по контуру протекани  тока 17-5-16-15-17.

На интервале времени ti-t2 работы преобразовател  ток в первичных обмотках 1 и 2 соответственно первого 3 и второго 4 трансформаторов нарастает. Происходит накопление энергии в трансформаторах. При этом диоды 9 и 14 заперты.

Кроме того, в момент открывани  управл емого ключа 5 зар женный на предыдущем этапе до напр жени  источника питани  конденсатор 19 начинает разр жатьс  по цепи 19-21-23-27-22-26-24-1- 25-2-5-19.

В указанный контур тока разр да конденсатора 19 вход т индуктивности рассе ни  24, 25 и 26, 27 соответственно первичных 1, 2 и введенных 22, 23 обмоток первого 3 и второго 4 трансформаторов, что определ ет уменьшение импульсной мощности , рассеиваемой в управл емом ключе 5 в момент его включени  (по сравнению со случаем применени  известной RCD-цепоч- ки).

Когда управл ющий импульс управл емого ключа 5 становитс  равным нулю, управл емый ключ 5 и диод 10 начинают закрыватьс  (момент времени t2, фиг. 2).

Одновременно с этим начинаетс  процесс зар да конденсатора 19 по цепи 6-24- 1-25-2-20-19-7.

Зар д конденсатора 19 идет на интервале времени t2-t3 (фиг. 2). Благодар  указанному процессу, напр жение на управл емом ключе 5 нарастает замедленно , что улучшает траекторию его переключени  и уменьшает импульсную мощность, рассеиваемую в управл емом ключе 5 во врем  его выключени .

В момент времени t3 (фиг. 2) напр жени  на управл емом ключе 5 и конденсаторе 19 достигают значени  2 ЕПит.

В момент времени гз под действием ЭДС самоиндукции, возникающих на обмотках 1, 2 и обмотках 15,16 трансформаторов 3. А, открываетс  диод 14 и начинаетс  процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивани  этих трансформаторов.

При этом конденсатор 17 подключаетс  к последовательно соединенным первичным обмоткам 1 и 2 трансформаторов 3 и 4.

Кроме того, на интервале времени (фиг. 2) на вторичной обмотке трансформатора 4 возникает импульс напр жени , открывающий диод 9, и часть энергии, накопленной во втором трансформаторе 4 на предыдущем этапе работы, передаетс  на конденсатор 11 и нагрузку.

Рекупераци  энергии, накопленной в индуктивности намагничивани  трансформатора 3, идет на интервале времени ts-t4. В момент времени t4 этот процесс пре0 кращаетс  и диод 14 закрываетс .

На интервале времени продолжаетс  передача энергии, накопленной в трансформаторе 4, на конденсатор 11 и нагрузку преобразовател  RH.

5 Кроме того, на интервале времени м-ts происходит подзар д конденсатора 17 по KOHTVDV протекани  тока 6-24-1-25-2-17- 15-16-7-6. На интервале времени t2-t4 ток вторичной обмотки трансформатора 4 падает.

0 В момент времени ts вновь открываетс  управл емый ключ 5. При этом корректирующий конденсатор 19, зар женный до напр жени  2 ЕПИТ, начинает разр жатьс  по цепи 19-21-23-27-22-26-24-1-25-2-5-19.

5 Благодар  наличию в данной цепи индук- тивностей рассе ни  24, 25 и 26, 27 соответственно первичных 1, 2 и введенных 22. 23 обмоток первого 3 и второго 4 трансформаторов уменьшена (по сравнению со случаем

0 использовани  известной RCD-цепочки) импульсна  мощность, рассеиваема  в управл емом ключе 5 в момент его включени .

В момент времени t5 закрываетс  реку- перационныйдиод 9 и все описанные про5 цессы повтор ютс .

В трансформаторе 4 совмещены функции преобразовани  напр жени  по уровню обеспечени  гальванической разв зки и фильтрации выходного напр жени  преоб0 разовател .

Изменением отношени  числа витков секций 12 и 13 вторичной обмотки второго трансформатора 4 обеспечиваетс  перераспределение функций преобразовани 

5 энергии между первым и вторым трансформатором , а следовательно, перераспределение их габаритов.

Условием безразрывности тока конденсатора 11  вл етс  равенство отношени 

0 числа витков между обмотками 2 и 12 отношению числа витков между обмотками 1 и 18.

Claims (2)

1. Число витков обмотки 15 и 22 должно быть равно числу витков обмотки 1, а обмот5 ки 16 и 23 - числу витков обмотки
2. 2. Формула изобретени  1. Однотактный преобразователь посто нного напр жени  по авт. св. № 1617566, отличающийс  тем, что, с целью , повышени  КПД и надежности путем уменьшени  динамических потерь при выключении управл емого ключа, параллельно управл емому ключу включена введенна  корректирующа  цепочка, состо ща  из последовательно соединенных диода и конденсатора , причем конденсатор первым выводом соединен с одним из входных выводов преобразовател , а вторым выводом через введенную разр дную цепочку, состо щую из согласно последовательно соединенных дополнительных обмоток первого и

   второго трансформаторов, с другим входным выводом преобразовател , при этом в каждом трансформаторе число витков дополнительной обмотки выбрано равным числу витков первичной обмотки.

   2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что в цепь дополнительных

   обмоток первого и второго трансформаторов последовательно включен токоограничительный резистор.

   г

   ь

   if h i«

   V

   E7

   u

   ts

   V

   7

   7