ПРЯМОХОДОВОЙ КОНВЕРТОР
FORWARD CONVERTER

Предлагаемое изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться во вторичных источниках питания.
Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий подключенные параллельно входным выводам конденсатор и цепь, состоящую из последовательно соединенных первого электронного ключа, первичной обмотки трансформатора, второго электронного ключа и измерительного сопротивления, точка соединения выхода второго электронного ключа и первичной обмотки трансформатора подключена через прямо включенный первый диод к первому входному выводу преобразователя, ко второму входному выводу которого подключен через встречно включенный второй диод в точке соединения первого электронного ключа и первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель, LC-фильтр и датчик тока подключена к выходным выводам преобразователя, а также блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго электронных ключей, причем первый вход блока управления подключен к точке соединения вывода измерительного сопротивления и входа второго электронного ключа, второй вход его подключен к выходу LC-фильтра, третий и четвертый входы его подключены соответственно к входу и выходу датчика тока /см. п. WO №2004015850, МКИ 6 Н02М 3/335, 2004/.
Недостатком преобразователя является недостаточная надежность, обусловленная сложностью блока управления, в качестве которого использован цифровой процессор.
Известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий подключенные параллельно входным выводам преобразователя первый конденсатор и цепь, состоящую из последовательно соединенных первого электронного ключа, первичной обмотки трансформатора, первого дросселя, второго электронного ключа и измерительного сопротивления, первый диод, подключенный в прямом направлении между входом второго электронного ключа и входом первого электронного ключа, второй диод, подключенный в прямом направлении между выходом второго электронного ключа и выходом первого электронного ключа и второй дроссель, первый вывод которого подключен к точке соединения первого входного вывода и первого электронного ключа, второй вывод его через третий и четвертый диоды, включенные во встречном направлении, подключен к точке соединения второго электронного ключа и первого дросселя, при этом точка соединения третьего и четвертого диодов подключена через второй конденсатор к точке соединения первого электронного ключа и первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и LC-фильтр подключена к выходным выводам преобразователя, а также блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго электронных ключей, первый и второй входы его подключены соответственно к первому и второму выходным выводам преобразователя, третий вход блока управления подключен к измерительному сопротивлению /см. п. RU №2075153, МКИ 6 Н02М 3/335, 1992/.
Недостатком преобразователя является недостаточная надежность, обусловленная сложностью блока управления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является прямоходовой конвертор, содержащий подключенные параллельно входным выводам конденсатор и цепь, состоящую из последовательно соединенных первого электронного ключа, первичной обмотки трансформатора и второго электронного ключа, вход которого через прямо включенный первый диод подключен к точке соединения первичной обмотки трансформатора и входа первого электронного ключа, выход которого через встречно включенный второй диод подключен к точке соединения выхода второго электронного ключа и первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и LC-фильтр подключена к выходным выводам конвертора, а также блок управления, состоящий из источника питания, узла сдвига уровня, и первого и второго формирователей запускающих импульсов, причем выход источника питания через последовательно соединенные узел сдвига уровня и первого формирователя запускающих импульсов подключен к управляющему входу первого электронного ключа и через второй формирователь запускающих импульсов - к управляющему входу второго электронного ключа /см. Youhao Xi, Robert Bell "Operation and benefits of twoswitch forward/flyback power converter topologies", труды конференции «Embedded Power Conference», сентябрь 2008 г., (San Jose), Ca/.
Недостатком прямоходового конвертора является недостаточная надежность, обусловленная сложностью блока управления.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности прямоходового конвертора за счет упрощения блока управления.
Технический результат достигается тем, что в прямоходовой конвертор, содержащий первый электронный ключ с входом управления, подключенный между первым входным выводом прямоходового конвертора и первым выводом первичной обмотки первого трансформатора, между вторым выводом которой и вторым входным выводом прямоходового конвертора подключен второй электронный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, точка соединения второго электронного ключа со вторым выводом первичной обмотки первого трансформатора подключена через прямо включенный первый диод к первому входному выводу прямоходового конвертора, второй входной вывод которого подключен через прямо включенный второй диод к точке соединения первого электронного ключа и первого вывода первичной обмотки первого трансформатора, первый и второй выводы вторичной обмотки которого через выпрямитель и LC-фильтр подключены соответственно к первому и второму выходным выводам прямоходового конвертора, введены второй трансформатор, первый, второй и третий резисторы, причем первичная обмотка второго трансформатора подключена параллельно первичной обмотке первого трансформатора, первый вывод вторичной обмотки его подключен через первый резистор к управляющему входу первого электронного ключа, который подключен через второй резистор ко второму выводу вторичной обмотки второго трансформатора, к точке соединения первого электронного ключа и первого вывода первичной обмотки первого трансформатора, к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого подключен к первому входному выводу прямоходового конвертора.
Анализ известных технических решений из научно-технической и патентной литературы позволяет сделать вывод, что на настоящее время неизвестно техническое решение, содержащее совокупность существенных признаков, что и в предложенном решении.
Из п. WO №124349, Н02М 3/335, 2002 г. известно подключение входа управления первого ключа через резистор к выходу второго электронного ключа. Использование совокупности отличительных существенных признаков предложенного технического решения, позволяющих решать такую же задачу с тем же техническим результатом в этой области техники на данный момент не выявлено, что позволяет сделать вывод о наличии существенных отличий у предложенного технического решения.
На чертеже приведена схема прямоходового конвертора.
1
2
1
1
2
1
1
1
2
1
2
1
2
Прямоходовой конвертор содержит подключенную между первым 1 и вторым 1 входными выводами конвертора цепь из последовательно соединенных первого 2 электронного ключа, первичной обмотки 8 первого 8 трансформатора, параллельно которой подключена первичная обмотка 7 второго 7 трансформатора и второго 12 электронного ключа, управляющий вход первого 2 электронного ключа подключен через первый 5 резистор к первому выводу вторичной 7 обмотки второго 7 трансформатора, второй вывод которой подключен через второй 6 резистор к управляющему входу первого 2 электронного ключа, через третий 3 резистор - к первому 1 входному выводу и к точке соединения первого 2 электронного ключа и первого вывода первичной обмотки 8 первого 8 трансформатора, первый 4 диод, подключенный в прямом направлении между точкой соединения второго 12 электронного ключа со вторым выводом первичной обмотки 8 первого 8 трансформатора и первым входным выводом конвертора, второй диод 13, подключенный в прямом направлении между вторым 1 входным выводом конвертора и точкой соединения первого 2 электронного ключа с первым выводом первичной обмотки 8 первого 8 трансформатора, а также вторичную обмотку 8 первого 8 трансформатора, первый и второй выводы которой через выпрямитель 9 и LC-фильтр 10 подключены соответственно к первому и второму выходным выводам 14-14 прямоходового конвертора, и блок 11 управления, выход которого подключен к управляющему входу второго 12 электронного ключа.
Первый 2 и второй 12 электронные ключи могут быть выполнены на полевых транзисторах, в качестве блока 11 управления может быть использован широтно-импульсный модулятор, выпрямитель 9 выполнен на диодах.
Прямоходовой преобразователь работает следующим образом.
2
2
1
2
При подаче на управляющий вход второго 12 электронного ключа от блока 11 управления открывающего импульса второй 12 электронный ключ открывается. Во время открытого состояния ключа 12 через третий 3 резистор, первичные обмотки первого 8 и второго 7 трансформаторов и второй 12 электронный ключ протекает небольшой ток, т.к. третий 3 резистор выбран с достаточно большим сопротивлением. На вторичной обмотке 7 второго трансформатора наводится напряжение, которое через делитель, образованный первым 5 и вторым 6 резисторами, подается на управляющий вход первого 2 электронного ключа и открывает его. Во время открытого состояния ключей 2 и 12 на вторичной обмотке 8 первого 8 трансформатора появляется напряжение, которое через выпрямитель 9, индуктивность LC-фильтра 10 поступает на выходные выводы 14-14 и в нагрузку.
1
1
2
1
2
При поступлении от блока 11 управления на управляющий вход второго 12 электронного ключа запирающего импульса последний закрывается, ток в первичных обмотках 8, 7 первого 8 и второго 7 трансформаторов прекращается. Во вторичной обмотке 7 второго трансформатора 7 напряжение отсутствует и первый 2 электронный ключ закрывается. Энергия, накопленная в конденсаторе LC-фильтра 10, передается через выпрямитель 9 на выходные выводы 14-14 и в нагрузку.
Далее процесс повторяется.
Введение второго трансформатора и резисторов, обеспечивающих безопасный режим работы прямоходового конвертора позволило упростить блок управления электронными ключами, что повысило надежность конвертора.