Преобразователь постоянного напряжения

Преобразователь постоянного напряжения.
Полезная модель относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах электропитания и в преобразователях с низким входным или выходным напряжением.
Известны транзисторные преобразователи постоянного напряжения, содержащие трансформатор, к первичной обмотке которого последовательно подключены соединенные источник питания и переход эмиттер-коллектор транзистора, а параллельно этой обмотке - R-C-D-цепочка рассеяния. Вторичная обмотка трансформатора связана с нагрузкой через последовательно включенные выпрямитель и фильтр (см. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА. М.: Радио и связь, 1989, стр. 75).
Педостатками преобразователей такого типа являются низкий КПД и большие габариты.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является преобразователь постоянного напряжения (см. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА. М.: Радио и связь, 1989, стр. 68), содержащий силовой полупроводниковый ключ, например, силовой транзистор, схему управления, цепочку, состоящую из последовательно соединенных возвратного диода и возвратного конденсатора, с включенным параллельно возвратному диоду транзистором, выпрямитель, фильтр, выходной конденсатор и силовой трансформатор, включенные по схеме однотактного преобразователя с передачей энергии в импульсе и паузе..
Недостатками такого преобразователя постоянного напряжения являются низкий КПД и большие габариты преобразователя, за счет наличия большой индуктивности рассеяния силового трансформатора при низком входном или выходном напряжении.
2003115854
INIIIJIIilpllllllipiilpi
Технической задачей полезной модели является повышение КПД.
Эта техническая задача достигается тем, что известный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого через силовой переход полупроводникового ключа соединена с источником питания, параллельно которому подключен фильтрующий конденсатор, вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель и фильтр соединена с нагрузкой, схему управления, соединенную с управляющим переходом полупроводникового ключа, последовательно соединенные возвратные диод и конденсатор, подключенные к первичной обмотке силового трансформатора, снабжен цепочкой из двух последовательно соединенных транзисторов, концы которой подключены к выводам возвратного конденсатора, токовым трансформатором, вторичные обмотки которого подключены к управляющим переходам транзисторов, дополнительным конденсатором, цепочкой из двух последовательно соединенных диодов, концы которой подключены к источнику питания, а общая точка соединения указанных диодов через дополнительный конденсатор и первичную обмотку токового трансформатора, подключена к общей точке соединения транзисторов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения.
Преобразовательпостоянногонапряжениясодержит
полупроводниковый ключ 1, например, силовой транзистор, схему управления 2, которая может быть выполнена аналогично описанной в книге: Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА. М.: Радио и связь, 1989, стр. 145, силовой трансформатор 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками, возвратный диод 6, возвратный конденсатор 7, выпрямитель 8, фильтр 9, источник 10 питания и фильтрующий конденсатор 11, включенные по схеме однотактного преобразователя, цепочку из двух последовательно соединенных транзисторов 12 и 13, концы которой
подключены к выводам возвратного конденсатора 7, токовый трансформатором 14, вторичные обмотки 15 и 16 которого соединены к управляющим переходами транзисторов 12 и 13 соответственно. Первичная обмотка 17 трансформатора тока 14 через конденсатор 18 подключена к общей точке соединения последовательно соединенных диодов 19 и 20, концы цепочки, образованной последовательно соединенными диодами 19 и 20, подключены к источнику питания 10. Параллельно фильтру 19 включена нагрузка 21.
Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.
Полупроводниковый ключ 1 под воздействием схемы управления 2 периодически подключает первичную обмотку 4 силового трансформатора 3 к источнику питания 10, напряжение со вторичной обмотки 5 силового трансформатора 3 через выпрямитель 8 и фильтр 9 поступает в нагрузку 21, причем силовой трансформатор 3 работает в режиме передачи энергии в импульсе или паузе.
При запирании полупроводникового ключа 1 энергия индуктивности рассеяния, как и энергия намагничивания магнитопровода силового трансформатора 3 через возвратный диод 6 поступает на возвратный конденсатор 7, напряжение на котором возрастает.
Когда напряжение на возвратном конденсаторе 7 достигнет напряжения питания, вступит в действие схема удвоения напряжения, образованной цепочкой из двух последовательно включенных транзисторов 12 и 13, токовый трансформатором 14, конденсатором 18 и последовательно включенными диодами 19 и 20. При этом транзисторы 12 и 13 поочередно отпираются. При отпирании транзистора 12 дополнительный конденсатор 18 заряжается через его силовой переход и диод 19. Часть энергии возвратного конденсатора 7 передается дополнительному конденсатору 18. При отпирании транзистора 13 часть энергии дополнительного конденсатора 18 через его силовой переход и диод 20 возвращается в фильтрующий конденсатор 11.
Токовый трансформатор 14 обеспечивает поочередное включениевыключение транзисторов 12 и 13. Ток базы транзисторов 12 и 13 пропорционален току коллектора, что приводит к минимуму потерь как в самих транзисторах 1, 12 и 13, так и потерь в цепях управления.
Возрастание тока нагрузки 21, и, как следствие, энергии индукции рассеяния силового трансформатора 3, не приводит к заметному росту напряжения на возвратном конденсаторе 7, так как одновременно возрастает и энергия, возвращаемая в фильтрующий конденсатор 11 через перезаряд дополнительного конденсатора 18.
Использование предлагаемой схемы позволяет исключить дополнительное перекачивание энергии в возвратный конденсатор 7, что приводит к снижению тока через полупроводниковый ключ 1, а это, в свою очередь, приведет к увеличению КПД преобразователя.