SU1741266A1 - Преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Использование: повышение КПД и надежности . Сущность изобретени : устройство содержит источник питани  1, управл емый ключевой элемент (транзистор ) 2, демпфирующий дроссель 3, накопительный конденсатор 5, соединенные последовательно . Обратный диод 6 и демпфирующий конденсатор 7 включены между точкой соединени  дросселей 3,4 и общим выводом. Дроссель 3 зашунтирован цепочкой из диода 11 и конденсатора 12, обща  точка соединени  которых через диод 13 подключена к общему выводу. Дроссель 4 зашунтирован цепочкой из конденсатора 10, диода 9 и дополнительного дроссел  8. Точка соединени  конденсатора 10 с диодом 9 через диод 14 подключена к общему выводу. Цепь перезар да , включающа  диоды 13,14, позвол ет обеспечить передачу энергии конденсаторов 10,12 в накопительный конденсатор 5. При этом обеспечиваетс  полна  передача запасенной энергии в реактивных элементах . Форма тока транзистора 2 близка к пр моугольной . 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к вторичным источникам питани , и может быть использовано дл  питани  стабилизированным посто нным или импульсным напр жением систем радиотехнических устройств, изделий квантовой электроники и др.

Известны ключевые преобразователи посто нного напр жени  в посто нное, в которых снижение динамических потерь в регулирующем транзисторе при включении достигаетс  введением демпфирующего дроссел , запасенна  энерги  которого с помощью дополнительного диода рассеиваетс  на резисторы, либо возвращаетс  в нагрузку .

В этих устройствах имеют место повышенные импульсные напр жени  на регулирующем транзисторе и динамические потери при его выключении, что снижает надежность и КПД из-за передачи накопленной энергии демпфирующего дроссел  в резистор.

Известен преобразователь, содержащий ключевой элемент - регулирующий транзистор, последовательно с которым соединены накопительные конденсатор и дроссель, образующие LC-фильтр, демпфирующий дроссель с цепью откачки запасенной энергии, обратный диод, последовательно соединенные демпфирующий конденсатор и второй диод, включенvj

4

Ю О О

ные параллельно LC-фильтру, обща  точка демпфирующего конденсатора и второго диода св зана с цепью зар дки демпфирующего конденсатора, включающей дополнительные дроссель, третий диод и ключ (транзистор), и емкостный делитель входного питающего напр жени .

Недостатками этого устройства  вл етс  пониженна  надежность из-за наличи  дополнительного ключевого транзистора, необходимости организации дополнительных цепей управлени  и питани  дополнительного транзистора. Кроме того, устройство имеет низкий КПД, поскольку энерги  демпфирующего дроссел  не ис- пользуетс , а выдел етс  в резисторе.

Указанные недостатки особенно про вл ютс  при работе преобразователей с входным питающим напр жением 300-600 В и при использовании серийно выпускав- мых ключевых транзисторов с относительно большим временем переключени ,

Цель изобретени  - повышение КПД и надежности за счет уменьшени  динамических потерь в управл емом ключевом эле- менте, возврата запасенной энергии в демпфирующих LC-элементах в нагрузку и обеспечени  условий замедленного нарастани  напр жени  на дроссел х.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий входной, выходной и общий выводы дл  подключени  источника питани  и нагрузку, соответственно первую последовательную цепь из управл емого ключевого элемента, демпфирующего дроссел , накопительного дроссел  и накопительного конденсатора, включенную между входным и общим выводами , а также вторую последовательную цепь из демпфирующего конденсатора, диода и дополнительного дроссел , причем накопительный конденсатор включен между входным и общим выводами, а между точкой соединени  дросселей первой по- следовательной цепи и общим выводом включен обратный диод, дополнительно введена треть  последовательна  цепь из диода и конденсатора, включенна  параллельно демпфирующему дросселю, идвадо- полнительных диода, один из которых включен между точкой соединени  диода и конденсатора второй последовательной цепи и общим выводом, а другой - между точкой соединени  диода и конденсатора третьей последовательной цепи и общим выводом.

На чертеже представлена схема преобразовател  посто нного напр жени  в посто нное .

Преобразователь содержит источник питани  1, управл емый ключевой элемент - транзистор 2, демпфирующий дроссель 3, накопительный дроссель 4, накопительный конденсатор 5, соединенные последовательно обратный диод 6 и демпфирующий конденсатор 7, включенные между точкой соединени  дросселей 3 и 4 и общим выводом устройства.Параллельно дросселю 4 включена цепочка из последовательно соединенных дополнительного дроссел  8, первого диода 9 и первого конденсатора 10. Параллельно дросселю 3 включена цепочка из последовательно соединенных второго диода 11 и второго конденсатора 12.

Конденсаторы 10,12 одним выводом св заны с точкой соединени  накопительного 4 и демпфирующего 3 дросселей, а точки соединени  диодов 9,11 и конденсаторов 10,12 подключены соответственно через четвертый 13 и п тый 14 диоды к общему выводу источника питани  1. Диоды 13,14 включены согласно первому 9 и второму 11 диодам.

Преобразователь работает следующим образом.

При отпирании транзистора 2 от источника напр жени  1 через демпфирующий 3 и накопительный 4 дроссели происходит зар дка конденсатора 5 через демпфирующий дроссель 3 и резонансна  зар дка демпфирующего конденсатора 7. Одновременно происходит резонансна  зар дка конденсатора 10 через дополнительный дроссель 8 и диод 9 до уровн , определ емого соотношением напр жени  на входе Епит и выходе UBWX. При напр жении ивых 1/2ЕПит конденсатор 10 зар жаетс  до напр жени  Епит, а при иВых 1/2Епит напр жение равно (Епит-11вых):2. Вначале происходит накопление энергии в дросселе 8. После достижени  напр жени  на конденсаторе 10, равного Епит-иВых, напр жение на дросселе 8 мен ет пол рность, начинаетс  процесс отдачи энергии дроссел  8 в конденсаторы 10 и 5. При достижении на дросселе 8 напр жени , равного выходному напр жению 1)вых, оставша с  энерги  передаетс  в конденсатор 5 через диоды 9,14.

При выключении транзистора 2 в начальный момент происходит разр дка конденсаторов 7 и 10 током дроссел  4. Скоростью разр дки этих конденсаторов определ етс  скорость нарастани  напр жени  на транзисторе 2.

При достижении напр жени  на конденсаторе 7, равного напр жению на конденсаторах 10 и 12 с учетом падени  напр жени  на диодах 14,13, происходит одновременна  разр дка через дроссель 4

всех трех конденсаторов 7,10,12. После их разр дки дальнейша  их перезар дка не происходит, так как ток дроссел  4 протекает через обратный диод на накопительный конденсатор 5.

Таким образом, к следующему включению транзистора 2 в дроссел х 3,4 и конден- саторах 7,10,12 токи и напр жени  отсутствуют, запасенные энергии в этих элементах равны нулю.

При очередном включении процессы повтор ютс . Таким образом, обеспечиваетс  практически полна  передача запасенных энергий в реактивных элементах в нагрузку, за счет чего и достигаетс  повы- шенный КПД.

За счет резонансной цепи, включающей дроссель 8, обеспечиваетс  увеличение проход щего тока через транзистор 2 на величину его спада при разр дке дроссел  4, форма тока приближаетс  к пр моугольной . Это влечет увеличение передаваемой энергии, улучшаетс  использование транзистора по току. Кроме того, указанна  цепь позвол ет существенно уменьшить скоро- сть нарастани  напр жени  на реактивных элементах за счет увеличени  величины емкости конденсаторов при выключении транзистора и передачи избыточной энергии в дросселе 8 в нагрузку при выходном напр -

Claims (1)

1. жении иВых 1/2ЕПит. Тем самым достигаетс  эффективна  работа преобразовател . Формула изобретени  Преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий входной, выходной и общий выводы дл  подключени  источника питани  и нагрузки, соответственно первую последовательную цепь из управл емого ключевого элемента, демпфирующего дроссел , накопительного дроссел  и накопительного конденсатора, включенную между входным и общим выводами , а также вторую последовательную цепь из демпфирующего конденсатора, диода и дополнительного дроссел , причем накопительный конденсатор включен между выходным и общим выводами, а между точкой соединени  дросселей первой последовательной цепи и общим выводом включен обратный диод, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  КПД и надежности, дополнительно введена треть  последовательна  цепь из диода и конденсатора , включенна  параллельно демпфирующему дросселю, и два дополнительных диода, один из которых включен между точкой соединени  диода и конденсатора второй последовательной цепи и общим выводом, а другой - между точкой соединени  диода и конденсатора, третьей последовательной цепи и общим выводом.