SU1746492A1 - Однотактный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  да + к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани  Сущность изобретени : в преобразователе первична  обмотка 2 трансформатора включена последовательно с транзистором 1 между выводами конденсатора 9, к которым также присоединена цепь рекуперации , избыточной энергии, состо ща  из обмотки 7 и диода 8. Конденсатор 9 соединен с входными выводами через диод 10. В устройстве избыточна  энерги , накопленна  в трансформаторе 3, накапливаетс  в конденсаторе 9, отключенном от входных выводов запирающимс  диодом 10 Это позвол ет сократить потери энергии и увеличить КПД. 2 ил. о + о 2 О J ю ю

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной технике , и может быть использовано ъ источниках вторичного электропитани .

Известен однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий силовой и управл ющий транзисторы, силовой и управл ющий трансформаторы, конденсатор и диод, включенные параллельно с силовым транзистором, и разр дную цепь. В этом преобразователе к силовому транзистору прикладываетс  повышенное напр жение в резонансном режиме работы при максимальном напр жении на конденсаторе . К тому же при разр де конденсатора значительна  часть энергии рассеиваетс  на элементах разр дной цепи, содержащей ограничительный резистор. Это существенно снижает КПД и надежность устройства.

Известен также однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий силовой транзистор, дроссель, трансформатор, выпр митель, рекупераци- онную и демпфирующую цепи. В таком преобразователе значительна  часть энергии при перезар де конденсатора демпфирующей цепи рассеиваетс  на ограничительном резисторе, что значительно снижает КПД устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий по меньшей мере один транзистор, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора, выходной выпр митель с LCD-фильтром и ре- куперационную цепь, включающую в себ  рекуперационную обмотку и диод.

В данном преобразователе вс  энерги , запасенна  в индуктивности рассе ни  первичной обмотки трансформатора, возвращаетс  во входную питающую цепь, что существенно снижает КПД. Особенно заметно отмеченный недостаток про вл етс  в мощных высоковольтных устройствах, где из-за плохой магнитной св зи между обмотками трансформатора, вызванной необходимостью изол ции обмоток, в индуктивности рассе ни  первичной обмотки запасаетс  значительна  часть всей энергии.

Кроме того, при работе преобразовател  больша  часть периода тратитс  на накапливание энергии дросселем LCD-фильтра , которое происходит при посто нном напр жении, равном напр жению первичного источника электропитани . В результате этого также существенно уменьшаетс  выходна  мощность и КПД преобразовател .

Цель изобретени  - повышение КПД преобразовател ,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий трансформатор , вторична  обмотка которого соединена через выпр митель и фильтр с выходными выводами, а первична  обмотка подключена по меньшей мере через один транзисторный ключ к выходным выводам цепи рекуперации избыточной энергии трансформатора , введены конденсатор и диод, включенные между одним из выходных выводов и выходными выводами цепи рекуперации избыточной энергии трансформатора , шунтированными конденсатором.

Введение в схему преобразовател  диода и конденсатора позвол ет уменьшить долю энергии, возвращаемую в цепь первичного источника электропитани , путем создани  барьера дл  возврата энергии. Кроме того, в предлагаемом преобразователе сокращено врем  накапливани  энергии за счет действи  повышенного питающего

напр жени  в течение некоторого времени после открыти  транзистора. Это способствует увеличению энергии, передаваемой трансформатором в цепь нагрузки, и. в результате , позвол ет повысить КПД устройства .

На фиг. 1 а, б приведены соответственно двухтранзисторный и однотранзистор- ный варианты предлагаемого однотактного преобразовател  посто нного напр жени ;

на фиг. 2 - диаграммы токов и напр жений, по сн ющие работу преобразовател .

Преобразователь содержит входную цепь, включающую в себ  транзистор 1 (в схеме по фиг. 1а таких транзисторов два) и

первичную обмотку 2 трансформатора 3, включенную последовательно с транзистором 1, вторична  обмотка 4 трансформатора 3 через выпр мительный диод 5 и конденсатор 6 подключена к выходным выводам преобразовател . рекуперационную цепь, включающую в себ  рекуперационную обмотку 7 трансформатора 3 (в схеме по фиг. 1а рекуперационна  обмотка 7 совмещена с первичной обмоткой 3), и диод 8 (в схеме по

фиг. 1а таких диодов два), конденсатор 9, включенный параллельно с входной и реку- перационной цеп ми, выводы которого через диод 10 подключены к входным выводам преобразовател , и конденсатор 11.

Преобразователь работает следующим образом.

Предположим, что в трансформаторе 3 не обеспечена тесна  магнитна  св зь между первичной 2 и вторичной 4 обмотками. В

мюмент времени ti транзистор 1 открываетс  и в обмотке 2 начинает нарастать ток И, увеличива  энергию, запасаемую в магнитном поле трансформатора 3.

В момент т.2 транзистор 1 закрываетс , и через рекуперационную обмотку 7 и диод 8 начинает протекать ток И, в результате чего энерги , запасенна  индуктивностью рассе ни  первичной обмотки 2, поступает в конденсатор 9, увеличива  его напр жение Ui (поскольку диод 10 закрыт) от уровн  Do до Uo + Аи, где Uo - уровень напр жени  первичного источника электропитани . Соответствующим образом увеличиваетс  на- пр жение U2 первичной обмотки трансформатора 3. Ток И при этом плавно уменьшаетс , а ток вторичной обмотки г плавно нарастает, вызыва  рост напр жени  11з на выходе преобразовател .

В момент ta ток рекуперационной цепи становитс  равным нулю, а достигший мак- симального значени  ток г начинает уменьшатьс . Рост напр жени  Ui на конденсаторе 9 при этом прекращаетс , а напр жение 1)2 первичной обмотки 2 уменьшаетс  до величины, определ емой соотноше- нием витков первичной и вторичной обмоток трансформатора 3.

Важно отметить, что в конденсатор 9 в течение времени t2 - t3 поступает лишь энерги , накопленна  в поле рассе ни  первичной обмотки трансформатора 3, причем плавное увеличение напр жени  Ui на конденсаторе 9 на величину Ди создает барьер дл  возврата части основной энергии трансформатора 3 в цепь первичного источника электропитани  (конденсатор 11). Режим коммутации транзистора 1 при этом не ухудшаетс , поскольку рост напр жени  Ui начинаетс  после полного закрыти  транзистора 1.

Величина емкости конденсатора 9 определ етс  соотношением

Г

где AW - энерги , запасаема  индуктивностью рассе ни  трансформатора 3 за один период;

5 10 15

20 25

0 5 0

5

0

Ли - разность между максимальным напр жением на конденсаторе 9 и напр жением на конденсаторе 11 (обычно Ди не превышает 20-30% от величины напр жени  на конденсаторе 11).

В момент t4 ток 2 вторичной обмотки 4 уменьшаетс  до нул  и транзистор 1 снова открываетс . При этом в первый момент времени к первичной обмотке 2 трансформатора 3 прикладываетс  напр жение U2, равное по величине U0 + Ди, что вызывает увеличение скорости нарастани  тока Н первичной обмотки 2.

В дальнейшем напр жени  Ui и U2 уменьшаютс  до момента времени t5r после чего открываетс  диод 10 и эти напр жени  станов тс  посто нными, равными по величине U0. С момента ts ток И нарастает по линейному закону.

В момент te транзистор 1 снова закрываетс , и процесс повтор етс .

Таким образом, введение в схему устройства диода и конденсатора позвол ет создать барьер дл  возврата части энергии трансформатора в первичный источник электропитани  путем увеличени  напр жени  на конденсаторе на величину Ди Кроме того, увеличение напр жени  приводит к увеличению скорости и сокращению времени нарастани  тока в обмотке трансформатора до заданного уровн . В результате этого увеличиваетс  энерги , передаваема  трансформатором в нагрузку, и повышаетс  КПД устройства

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Однотактный преобразоаатель посто нного напр жени  содержащий трансформатор , вторична  обмотка которого соединена через выпр митель и фильтр с выходными выводами, а первична  обмотка подключена по меньшей мере через один транзисторный ключ к выходным выводам цепи рекуперации избыточной энергии трансформатора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД введены конденсатор и диод, включенный между одним из входных выводов и выходными выводами цепи рекуперации избыточной энергии трансформатора, шунтированными конденсатором