SU1791933A1 - Однотактный преобразователь постоянного напряжения - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания с гальванической развязкой входных и выходных цепей для преобразования уровня постоянного напряжения.

Известен преобразователь напряжения, содержащий два дросселя-трансформатора, первичные обмотки которых совместно с регулирующим транзистором образуют последовательную цепь, включенную между входными выводами преобразователя, а вторичные обмотки через соответствующие выпрямительные диоды соединены с выходными выводами преобразователя, между которыми включен фильтрующий конденсатор, причем первичные обмотки дросселей-трансформаторов охвачены последовательной цепью, состоящей из конденсатора и диода, в точку соединения которых подключена рекуперационная цепь, состоящая из размагничивающей обмотки дросселя-трансформатора и рекуперационного диода, соединенного со входным выводом преобразователя [1, 2].

Недостатками известного устройства являются повышенные пульсации выходного напряжения, большие габариты дросселя-трансформатора из-за наличия размагничивающей обмотки, а также импульсный ток. потребляемый из источника питания.

Наиболее близким из известных, к заявляемому устройству является однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий два двухобмоточных дросселятрансформатора, первичные обмотки которых соединены последовательно, шунтированы последовательной цепью, состоящей из первого конденсатора и вспомогательного транзистора, шунтированного встречно включенным диодом, и через регулирующий транзистор, управляемый противофазно со вспомогательным, соединены со входными выводами преобразователя, а вторичные обмотки через соответствующие выпрямительные диоды соединены с выходными выводами преобразователя, между которыми включен конденсатор [3].

Недостатками известного устройства являются импульсное потребление тока от источника питания, что приводит к генерированию электромагнитных помех, и значительные массогабаритные показатели, обусловленные необходимостью установки входных фильтров и большим током подмагничивания одного из дросселей-трансформаторов.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и уменьшение пульсаций потребляемого тока.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактный преобразователь постоянного напряжения, соединяющий два двухобмоточных дроссель-трансформатора, первичные обмотки которых соединены последователь и шунтированы цепью, состоящей из последовательно-соединенных первого конденсатора и вспомогательного транзистора, управляемого противофазно с регулирующим транзистором и шунтированного встречно включенным диодом, а вторичные обмотки через соответствующие выпрямительные диоды соединены с выходными выводами преобразователя, между которыми включен второй конденсатор, введены третий конденсатор и третий дроссель, причем третий конденсатор шунтирует последовательно-согласно включенные вспомогательный и регулирующий транзисторы, а регулирующий транзистор через третий дроссель подключен к входным выводам преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема однотактного преобразователя постоянного напряжения.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы работы заявляемого устройства.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержит регулирующий транзистор 1, два двухобмоточных дросселя-трансформатора 2 и 3, первичные обмотки которых соединены последовательно и шунтированы цепью, состоящей из последовательно-соединенных первого конденсатора 4 и вспомогательного транзистора 5, управляемого противофазно с регулирующим транзистором и шунтированного встречно включенным диодом 6, а вторичные обмотки через соответствующие выпрямительные диоды 7 и'8 соединены с выходными выводами преобразователя, между которыми включен второй конденсатор 9. Третий конденсатор 10 шунтирует последовательно-согласно включенные вспомогательный 5 и регулирующий 1 транзисторы, а регулирующий транзистор 1 через третий дроссель 11 подключен к входным выводам преобразователя.

Преобразователь напряжения в установившемся режиме работает следующим образом. На управляющие электроды транзисторов 1 и 5 поступают противофазные широтно-модулированные импульсы (фиг. 2, а). При проводящем состоянии транзистора 1 в интервале времени 0 ... dT в дросселе 11 происходит накопление электромагнитной энергии (возрастание тока на фиг. 2, б), а к последовательно соединенным первичным обмоткам дросселей-трансформаторов 2 и 3 прикладывается разность на пряжений конденсаторов 10 и 4. Поскольку величина напряжения на конденсаторе 10 больше, чем на конденсаторе,4, к обмоткам дросселей-трансформаторов прикладывается положительное относительно обозначенных концов обмоток напряжение. Под действием этих напряжений отпирается диод 7 и запирается диод 8, в результате чего ко вторичной обмотке дросселя 2 прикладывается напряжение конденсатора 9. Транзистор 5 закрыт по управляющим электродам, а к диоду 6 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 10. Под действием напряжений, прикладываемых к обмоткам дросселей-трансформаторов, происходит уменьшение тока намагничивания дросселя 2 (пунктир на фиг. 2, в), направленного к обозначенному концу обмотки, и увеличение тока намагничивания дросселя 3 (фиг. 2, г). Последний замыкается через первичные обмотки дросселей 2 и 3 в направлении от обозначенных концов обмо; ток, транзистор 1, конденсатор 10, разряжая его (фиг. 2, е). Через вторичную обмотку дросселя 2 в нагрузку через диод 7 замыкается сумма противофазно изменяющихся пересчитанных токов намагничивания дросселей 2 и 3 (фиг. 2, з). Через транзистор 1 _₽ протекает сумма токов дросселя 11 и первичной обмотки дросселя 3 (фиг. 2, ж). При включенном состоянии вспомогательного транзистора 5 в интервале времени dT ... Т к дросселю 11 прикладывается разность напряжений конденсатора 10 и входного, к первичным обмоткам дросселей 2 и 3 - напряжение конденсатора 4 отрицательной полярности.-При этом отпирается диод 8, подключая ко вторичной обмотке дросселя 3 напряжение конденсатора 9, и запирается диод 7. Ток дросселя 11 спадает (фиг. 2, б), заряжая конденсатор 10 (фиг. 2, д), а ток намагничивания дросселя 2 возрастает, замыкаясь через первичные обмотки дросселей 2 и , конденсатор 4, разряжая его (фиг. 2, е), и ключ двусторонней проводимости, состоящей из диода 6 и транзистора 5. Через этот ключ протекает разность токов намагничивания дросселей 11 и 2, имеющих одинаковые средние значения, причем положительная часть этой разности замыкается через диод 6 (фиг. 2, ж), а отрицательная

- через транзистор 5 (фиг. 2, ж). Сумма пересчитанных значений токов намагничивания дросселей 2 и 3 протекает через диод 8 (фиг. 2, з), обеспечивая малые пульсации выходного напряжения.

Из условия равенства нулю средних значений токов, протекающих через конденсаторы 10 и 4 в установившемся режиме, можно показать, что средние значения токов намагничивания дросселей 2 и 3 равны 12=jnd, 13=jn(1-d) где J —ток нагрузки, п=п2=пЗ - коэффициент трансформации дросселей трансформаторов, d - коэффициент заполнения управляющих импульсов. При d=0,5 эти значения равны и в два раза меньше, чем пересчитанное значение тока нагрузки, что позволяет уменьшить массу и габариты дросселейтрансформаторов по сравнению с прототипом, В режиме непрерывного тока в дросселе 11 от источника питания потребляется непрерывный ток, что исключает необходимость применения входных фильтров.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, два двухобмоточных дросселя-трансформатора, первичные обмотки которых соединены последовательно и шунтированы цепью, состоящей из последовательно-соединенных первого конденсатора и вспомогательного транзистора, управляемого противофазно с регулирующим транзистором и шунтированного встречно включенным диодом, а вторичные обмотки через собтветствующие выпрямительные диоды соединены с выходными выводами преобразователя, между, которыми включен второй конденсатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и уменьшения пульсаций потребляемого тока, введены третий конденсатор и третий дроссель, причем третий конденсатор шунтирует последовательно согласно включенные вспомогательный и регулирующий транзисторы, а регулирующий транзистор через третий дроссель подключен к входным выводам преобразователя.

   Фиг. 2