RU1775815C - Однотактный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: источниках питани  различных систем. Сущность изобретени : устройство позвол ет повысить эффективность преобразовани  за счет использовани  как пр мого, так и обратного хода преобразований, пеоедачи энергии реактивных элементов дроссел  (2), конденсатора (7) и дополнительного дроссел  (9) в нагрузку и дополнительной передачи энергии от источника питани  1 во врем  открытого состо ни  транзистора (3). 2 ил.

Description

vj ел

00

ел

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках питани  различных систем.

Известен ключевой повышающий преобразователь , в котором услови  выключени  транзистора улучшаютс  за счет включени  конденсатора через диод параллельно транзистору. Энерги  этого конденсатора рассеиваетс  в резисторе, подключенном параллельно диоду при- открытом состо нии транзистора, это снижает КПД преобразовател .

Известен ключевой повышающий преобразователь посто нного напр жени , содержащий дроссель, включенный по отношению к транзистору по автотрансформаторной схеме, коммутирующий диод, включенный последовательно с одной обмоткой дроссел  и выходным фильтром, дополнительный диод, подключенный параллельно цепи, состо щей из коммутирующего диода и второй обмотки дроссел . При этом диоды включены согласно. Недостаток такого преобразовател  - низка  надежность из-за высоких уровней напр жени  и тока при выключении транзистора, что дополнительно снижает и КПД,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому преобразователю  вл етс  ключевой повышающий преобразователь посто нного напр жени , в котором дл  улучшени  условий выключени  транзистора параллельно ему включают шунтирующую DC-цепочку. Дл  передачи запасенной энергии конденсатора DC-цепочки параллельно диоду включена резонансна  цепь, состо ща  из дополнительных дроссел , отсекающего диода и конденсатора, а точка соединени  последних двух элементов через разр дный диод соединена с положительным выводом источника питани ,

Недостаток такого преобразовател  заключаетс  в снижении эффективности преобразовани  и функциональных возможностей из-за использовани  только обратного хода работы преобразовател , передачи частично запасенной энергии шунтирующего конденсатора в источник питани , что соответственно уменьшает коэффициент использовани  транзистора по току.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и увеличение выходной мощности за счет использовани  как обратного, так и пр мого хода преобразовани  и обеспечени  возможности работы от-посто нного и пульсирующего напр жений.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном преобразователе напр жени , содержащем силовой дроссель, подключенный одним выводом к первому входному выводу преобразовател , а другим выводом через силовой транзистор - к второму входному выводу преобразовател , последовательную DC-цепочку, шунтирующую транзистор, конденсатор фильтра, который через первый диод и силовой дроссель подключен к входным клеммам, дополнительный дроссель, последовательно соединенный со

0 вторым диодом, и третий диод, силовой дроссель выполнен двухобмоточным, втора  обмотка включена между согласно включенными вторым и третьим диодами, последний из которых подключен к второму

5 входному выводу преобразовател  и включен параллельно конденсатору DC-цепочки, дополнительный дроссель подключен к конденсатору фильтра,

Введение второй обмотки в силовой

0 дроссель позволило обеспечить передачу энергии конденсатора шунтирующей цепи в нагрузку и дополнительно обеспечить передачу мощности в нагрузку из источника питани  за врем  открытого состо ни 

5 транзистора. При этом улучшаетс  коэффициент использовани  транзистора по току и обеспечиваетс  возможность преобразовани  не только посто нного, но и выпр мленного переменного напр жени  в посто нное.

0 что ведет к повышению коэффициента использовани  первичной питающей сети переменного напр жени  (повышению cos p),

На фиг.1 представлена схема преобразовател ; на фиг.2 - эпюры, по сн ющие его

5 работу.

Преобразователь содержит источник питани  1, к которому через двухобмоточ- ный силовой дроссель 2 посредством его первой обмотки подключен транзистор 3,

0 параллельно которому включена шунтирующа  DC-цепь, состо ща  из последовательно срединенных диода 4 и конденсатора 5. Точка соединени  дроссел  2 и транзистора 3 через диод 6 подключена к конденсатору

5 7 выходного фильтра. Втора  обмотка дроссел  2 подключена одним выводом через последовательно соединенные второй диод 8 и дополнительный дроссель 9 к конденсатору 7 фильтра, другим выводом - к конден0 сатору 5 DC-цепочки, шунтированному третьим диодом 10, При этом третий диод 10 включен согласно со вторым диодом 8 и встречно диоду 4 DC-цепочки, Нагрузка подключаетс  к выходному фильтру - кон5 денсатору 7.

Отношение числа витков первой Wi и второй W2 обмоток силового дроссел  2 выбираетс  из услови  гарантированной разр дки шунтирующего конденсатора в цепь нагрузки.

На эпюрах (фиг.2) представлены Uynp - управл ющий сигнал транзистором 3; И - ток первой обмотки дроссел , Us - напр жение на конденсаторе 5; Ig - ток дроссел ; Но - ток диода 10; 1з - ток, протекающий через транзистор 3; 1е - ток через диод 6; I - ток зар да конденсатора 7.

Преобразователь работает следующим образом. В исходном состо нии напр жени  на конденсаторах 5 и 7 почти равны входному напр жению, токи обмоток дроссел  2 отсутствуют, При подаче управл ющего Uynp сигнала на транзистор 3, последний открываетс  (1з), происходит нарастание тока li в первой обмотке Wi дрос- сел  2 (фиг.2, 0-ti) одновременный резонансный разр д конденсатора 5 (Us) (рис,2) по цепи: конденсатор 5 - втора  (Л/2) обмотка дроссел  2 - диод 8 - дроссель 9 - конденсатор фильтра 7. После полной раз- р дки конденсатора 5 (tf-ta) и ток в дросселе 9 (Ig) замыкаетс  по цепи: конденсатор 7 - разр дный диод 10 - втора  обмотка W2 дроссел  2 - диод 8 - дроссель 9.

Передача запасенной энергии конден- сатора 5 достигаетс  за счет напр жени  второй обмотки Л/2 дроссел  2, служащей источником напр жени  дл  цепи разр дки конденсатора 5. С момента начала проводимости диода 10 (ti, фиг.2) в зависимости от соотношени  витков первой Wi и второй Л/2 обмоток дроссел  2 можно получить различный режим работы дроссел  9, за врем  открытого состо ни  транзистора 3. При отI I

ношении витков W2/Wi вых ток в дросUox

селе 9 (э) после разр да конденсатора 5 уменьшаетс . Скорость уменьшени  тока (з определ етс  величиной индуктивности дроссел  9 и разницей между выходным на- пр жением ивых и напр жением на второй Wa обмотке дроссел  2.

Если разница напр жений относительно больша , дроссель 9 будет работать с полной отдачей энергии за врем  открытого состо ни  транзистора 3.

Следует заметить, что в случае неполной передачи запасенной энергии дросселем 9 в конденсатор 7 из источника 1 мощность в нагрузку будет передаватьс  значительно больше (t/r-t5, фиг.2).

После сн ти  управл ющего сигнала Uynp с транзистора 3, ток И первой Wi обмотки дроссел  2 продолжает нарастать и замыкаетс  по цепи: диод 4 - конденсатор 5-источникпитани  1 -дроссель2. Конденсатор 5 резонансно зар жаетс  током h дроссел  2, если ток дроссел  9 равен нулю и диод 10 не проводит. При достижении

напр жени  на конденсаторе 5 (гз). равного входному питающему напр жению, рост тока И в первой Wi обмотке дроссел  2 прекращаетс , напр жение на ней мен ет пол рность и начинаетс  процесс передачи запасенной энергии дроссел  2 в конденсатор 5, ток дроссел  2 уменьшаетс . В момент Ь) равенства напр жени  на конденсаторе 5 выходному напр жению открываетс  диод 6. С этого момента конденсаторы 5 и 7 одновременно зар жаютс  током первой обмотки Wi дроссел  2. Напр жение на второй обмотке Л/2 дроссел  2 имеет обратную пол рность и равно разнице напр жений выходного и входного напр жений , этим обеспечиваетс  передача запасенной энергии дроссел  9 в конденсатор 7.

Режим работы дроссел  2 по току может быть как непрерывный, так и прерывистый. В случае, если ток э дроссел  9-к моменту запирани  транзистора 3 имеет определенное значение, зар дка конденсатора 5 будет осуществл тьс  разностью токов первой Wi обмотки дроссел  2 и дроссел  9. Диод 10 прекращает проводить, когда напр жение на конденсаторе 5 будет равно падению напр жени  на диоде 10. Зар д конденсатора 5 будет осуществл тьс  разностью токов дросселей 2 и 9. Таким образом можно достигнуть увеличени  времени зар дки к°онденсаюра 5 и уменьшение скорости нарастани  напр жени  из транзисторе 3, а следовательно, е некоторых случа х допустимо уменьшение величины конденсатора 5.

За счет передачи запасаемых энергий в основном и дополнительных реактивных элементах преобразовател  в нагрузку, дополнительной передачи мощности источника питани  в нагрузку за врем  пр мого хода, достигаетс  эффективность преобразовани  и расшир ютс  функциональные возможности преобразовател . В частности обеспечиваетс  возможность преобразовани  как посто нного, так и пульсирующего напр жений в посто нное, увеличиваетс  выходна  мощность преобразовател , повышаетс  коэффициент использовани  транзисторов по току, улучшаетс  при преобразовании переменного напр жени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Однотактный преобразователь посто нного напр жени , содержащий силовой дроссель, подключенный одним выводом к первому входному выводу преобразовател , а другим выводом через силовой транзистор - к второму входному выводу преобразопте- л , последовательную DC-цепочку, шунтирующую силовой транзистор, конденсатор фильтра, подключенный через первый диод и СИЛОРОЙ дроссель к входным клеммам, дополнительный дроссель, последовательно соединенный с вторым диодом, и третий диод, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  и увеличени  выходной мощности, силовой дроссель

   выполнен двухобмоточным, втора  обмотка включена согласно включенным вторым и третьим диодами, последний из которых подключен к второму входному выводу преобразовател  и включен параллельно конденсатору DC-цепочки, дополнительный дроссель подключен к конденсатору фильтра .

   0 i

   ii Ь Ъ ±$ РиЪ.1