SU1758798A1 - Преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может использоватьс  в источниках вторичного электропитани . Цель изобретени  - улучшение массогаба- ритных показателей и повышение КПД. В силовой трансформатор 5 преобразовател  введена вспомогательна  обмотка 17 через дополнительно введенный диод 18, подключенна  встречно-параллельно первой обмотке 12 дроссел  10. Благодар  введению цепи перемагничивани  силового трансформатора увеличен диапазон изменени  индукции в его сердечнике и, как следствие, уменьшены его габариты. Увеличение диапазона изменени  индукции в сердечнике трансформатора позвол ет сократить число витков его первичной обмотки, что уменьшает ее активное сопротивление. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Description

fe

ч ел

00

VI ю

00

ND

фиг.1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани .

Известен преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий входные выводы, к которым подключены первый и второй коммутирующие транзисторы , соединенные последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора , первый и второй ограничивающие диоды , выпр мительный диод, подключенный к вторичной обмотке силового трансформатора , рекуперационный диод, конденсатор выходного фильтра, трехобмоточный дроссель , причем один вывод первой обмотки дроссел  соединен с катодом первого ограничивающего диода и через первый коммутирующий транзистор соединен с первым входным выводом и катодом второго ограничивающего диода, другой вывод первой обмотки дроссел  соединен с первым выводом первичной обмотки силового трансформатора , второй вывод которой соединен с анодом второго ограничивающего диода и через второй коммутирующий транзистор соединен с вторым входным выводом и анодом первого ограничивающего диода, один выход второй обмотки дроссел  соединен с катодом рекуперационного диода, а другой вывод - с одним выводом третьей обмотки дроссел  и через выпр мительный диод - с первым выводом вторичной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой соединен с анодом рекуперационного диода и одним выводом конденсатора выходного фильтра, другой вывод которого соединен с другим выводом третьей обмотки дроссел .

Кроме того, отношение чисел витков первой и второй обмоток дроссел  равно коэффициенту трансформации силового трансформатора.

Недостатками преобразовател  посто нного напр жени  в посто нное  вл ютс  большие размеры силового трансформатора и повышенные потери мощности в его обмотках, вызванные малым диапазоном изменени  индукции в сердечнике трансформатора (в данном случае диапазон изменени  индукции в сердечнике трансформатора не превышает значени  ДВ Bs - В2 , где Bs индукци  насыщени  материала сердечника; Bz - остаточна  индукци  материала сердечника при напр женности внешнего магнитного пол , равной нулю).

Цель изобретени  -улучшение массогэ- баритных показателей и повышение КПД.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе посто нного напр жени  в посто нное, в силовой трансформатор введена вспомогательна  обмотка, причем эта обмотка соединена с первой обмоткой дроссел  через цепь введенного дополни- тельного диода.

В цепь дополнительного диода может быть последовательно включен введенный токоограничивающий элемент.

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

Преобразователь посто нного напр жени  в посто нное содержит входные выводы 1, 2, первый и второй коммутирующие

транзисторы 3,4, силовой трансформатор 5, первый и второй ограничивающие диоды 6, 7, выпр мительный диод 8. рекуперационный дио,с, 9, дроссель 10, конденсатор выходного фильтра 11. Дроссель 10 выполнен

трехобмоточным (Wi, Wa, Wa). Один вывод первой обмотки 12 дроссел  10 соединен с катодом первого ограничивающего диода 6 и через первый коммутирующий транзистор 3 соединен с первым входным выводом 1 и

катодом второго ограничивающего диода 7. Другой вывод первой обмотки 12 дроссел  10 соединен с первым выводом первичной обмотки 13 силового трансформатора 5. Второй вывод первичной обмотки 13 силового трансформатора 5 соединен с анодом второго ограничивающего диода 7 и через второй коммутирующий транзистор 4 соединен с вторым входным выводом 2 и анодом первого ограничивающего диода 6.

Один вывод второй обмотки 14 дроссел  10соединен с катодом рекуперационного диода 9. Другой вывод второй обмотки 14 дроссел  10 соединен с одним выводом третьей обмотки 15 дроссел  10 и через выпр мительный диод 8 соединен с первым выводом вторичной обмотки 16 силового трансформатора 5. Второй вывод вторичной обмотки 16 силового трансформатора 5 соединен с анодом рекуперационного диода 9

и одним выводом конденсатора выходного фильтра 11, Другой вывод конденсатора выходного фильтра 11 соединен с другим выводом третьей обмотки 15 дроссел  10. Вспомогательна  обмотка 17 силового трансформатора 5 соединена с первой обмоткой 12 дроссел  10 через цепь введенного дополнительного диода 18. Последовательно с дополнительным диодом 18 может быть включен токоограничивающий элемент 19 (показан на фиг. 1 пунктиром).

В качестве токоограничивающего элемента 19 может быть использован резистор. Дл  уменьшени  мощности, выдел емой в токоограничивающем элементе 19, последний может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и дроссел .

Преобразователь посто нного напр жени  в посто нное работает следующим образом.

Коммутирующие транзисторы 3, 4 работают синхронно. При подаче на базы коммутирующих транзисторов 3, 4 положительных импульсов напр жени  начинает протекать ток в первичной цепи преобразовател  (интервал времени ti -12 на фиг. 2), который замыкаетс  по цепи 1-2-13-13-4-2- 1, При этом во вторичной обмотке 16 силового трансформатора 5 возникает импульс напр жени , открывающий выпр мительный диод 8 (см. временные диаграммы на фиг. 2), и энерги  из первичной цепи преобразовател  поступает на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку. Контур протекани  тока соответственно 16-8-15-11- 16. Ма этом же этапе работы преобразовател  ток в первой обмотке 12 дроссел  10 и в первичной обмотке 13 силового трансформатора 5 нарастает. Происход т накопление энергии в дросселе 10 и намагничивание сердечника силового трансформатора 5 в пр мом направлении. При этом первый и второй ограничивающие диоды 6 и 7, рекуперационный диод 9 и введенный диод 18 заперты

Когда импульсы напр жени  на базах коммутирующих транзисторов 3, 4 станов тс  равными нулю, коммутирующие транзисторы 3, 4 закрываютс  (момент времени t2 на фиг. 2). В этот же момент времени закрываетс  выпр мительный диод 8. Под действием ЭДС самоиндукции, возникающей на первичной обмотке 13 силового трансформатора 5, и ЭДС самоиндукции, возникающей на первой обмотке 12 дроссел  10, открываетс  первый и второй ограничивающие диоды 6, 7 и начинаетс  процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности дроссел  10 на предыдущем этапе работы преобразовател , передаетс  на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку . Контур протекани  тока соответственно 15-11-9-14-15.

Рекупераци  энергии, накопленной в индуктивности намагничивани  силового трансформатора 5, идет на интервале времени t2 - 1з (см. временные диаграммы на

фиг. 2). При этом направление на первом и втором коммут чрующих транзисторах 3. 4 фиксируетс  на уровне Un, где Un - напр жение источника питани  преобразовател . 5 В момент времени тз указанный процесс рекуперации энергии, накопленной в индуктивности намагничивани  силового трансформатора 5, прекращаетс 

На интервале времени t3 - t продолжа0 етс  передача энергии, накопленной в индуктивности дроссел  10, на конденсатор выходного фильтра 11 и нагрузку преобразовател . Контур протекани  тока соответственно 15-11-9-14-15. На интервале

5 времени т.2 -14 ток во второй 14 и третьей 15 обмотках дроссел  10 падает.

Одновременно с описанными процессами на интервале времени t2 -14 за счет ЭДС самоиндукции на первой обмотке 12 дрос0 сел  10 начинает протекать ток по цепи 12- 17-18-12. При этом происходит намагничивание сердечника силового трансформатора 5 в обратном направлении путем протекани  намагничивающего тока

5 по его дополнительной обмотке 17. Введенный токоограничивающий элемент 19 ограничивает ток коммутирующих транзисторов 3, 4 при насыщении сердечника силового трансформатора 5 в обратном направлении.

0 Кроме того, он позвол ет выбирать диапазон размаха индукции в сердечнике силового трансформатора, соответствующий максимальной величине его магнитной проницаемости за счет чего могут быть умень5 шены ток и потери в коммутирующих транзисторах.

В момент времени t4 вновь открываютс  первый и второй коммутирующие транзисторы 3, 4. Рекуперационный диод 9 и вве0 денный диод 18 закрываютс , всег описанные процессы повтор ютс .

В дросселе 10 совмещены функции преобразовани  напр жени  по уровню обеспечени  гальванической разв зки и

5 фильтрации выходного напр жени  преобразовател .

Изменением отношени  числа витков второй 14 и третьэй 15 обмоток дроссел  10 обеспечиваетс  перераспределение функ0 ций преобразовани  энергии первичной сети между силовым трансформатором 5 и дросселем 10.

Условием безразрывности тока конденсатора 11  вл етс  равенство отноше5 ни  числа витков между обмотками 12 и 14 отношению числа витков между обмотками 13 и 16.

Предлагаемое изобретение имеет следующие технико-экономические преимущества перед известным техническим

решением. Улучшение массогабзритных показателей . Это достигаетс  тем, что в предлагаемом техническом решении путем введени  цепи перемагничивани  силового трансформатора увеличен диапазон изменени  индукции в сердечнике трансформатора (изменение индукции АВ 2 BS). Вследствие этого уменьшены его габариты и масса, Повышение КПД. Объ сн етс  это тем, что в св зи с увеличением диапазона изменени  индукции в сердечнике трансформатора , при обеспечении той же выходной мощности преобразовател  уменьшено число витков его обмоток, а следовательно, и их активные сопротивлени , что обуславливает уменьшение потерь в обмотках

jgl/T -rJ

Uo

№

0

5

трансформатора и повышает КПД преобразовател .

Claims (2)

1.Преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, по авт. св. № 1676029, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  массогабаритных показателей и повышени  КПД, в силовом трансформаторе введена вспомогательна  обмотка через дополнительно введенный диод, подключенна  встречно-параллельно первой обмотке дроссел .

2.Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что в цепь дополнительного диода введен последовательный токоогра- ничивающий элемент.