ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
PUSH-PULL VOLTAGE CONVERTER

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания и преобразовательной технике.
Известен двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий источник питания, два транзистора, эмиттеры которых подключены к минусу источника питания, трансформатор, содержащий обмотку обратной связи, включенную через конденсатор между базами транзисторов, вторичную и первичную обмотку, которая выводом из средней точки подключена к плюсу источника питания и выводам двух резисторов, вторыми выводами подключенными к базам соответствующих транзисторов, коллекторы которых соединены с противоположными выводами первичной обмотки трансформатора (патент РФ №2223591, опубл. 2004.02.10).
Недостатком известного изобретения является возникновение асимметрии плеч в процессе перемагничивания и отсутствие ограничений максимального тока в силовой цепи, что сопровождается повышенными активными потерями на элементах электрической схемы, высоким уровнем коммутационных потерь, высоким уровнем электромагнитных помех и снижением надежности.
Наиболее близким по технической сущности является двухтактный инвертор, содержащий источник питания, два делителя напряжения, каждый из которых состоит из двух последовательно соединенных резисторов, трансформатор с обмоткой обратной связи, вторичной и первичной обмоткой, которая выводом из средней точки соединена с плюсом источника питания и с первыми крайними выводами делителей напряжения, два транзисторных ключа, подключенные силовыми входами к противоположным выводам первичной обмотки трансформатора, а силовыми выходами - к вторым крайним выводам делителей напряжения и через ограничительный резистор - к минусу источника питания и анодам двух стабилитронов, катоды которых соединены соответственно со средними выводами делителей напряжения и управляющими входами транзисторных ключей, между которыми через резистор включена обмотка обратной связи (патент РФ №2331961, опубл. 2008.08.20).
Недостатком известного изобретения является недостаточное ограничение максимального тока активным сопротивлением ограничительного резистора, что вызывает высокий уровень коммутационных потерь, высокий уровень электромагнитных помех, снижение надежности и повышенные активные потери на элементах электрической схемы.
Целью предлагаемого изобретения является снижение уровня коммутационных потерь, уровня электромагнитных помех, повышение надежности и улучшение энергетических показателей.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение уровня коммутационных потерь, уровня электромагнитных помех, повышение надежности и улучшение энергетических показателей. Введение дросселя и конденсатора позволило повысить реактивное сопротивление силовых цепей двухтактного преобразователя, что значительно снизило величину тока в момент коммутации, снизило активные потери на основных элементах электрической схемы и позволило погасить на конденсаторе всплески тока, которые вносят помехи в работу преобразователя и вызывают электромагнитные излучения.
Вышеуказанный технический результат достигается тем что в двухтактный преобразователь напряжения, содержащий источник питания, два резистивных делителя напряжения, подключенные первыми крайними выводами к плюсу источника питания, трансформатор с обмоткой обратной связи, вторичной обмоткой и двумя противоположно направленными первичными обмотками, два электронных ключа, силовые входы которых подключены соответственно к выходам первичных обмоток, а их силовые выходы соединены между собой, вторыми крайними выводами резистивных делителей напряжения и через токозадающий резистор с минусом источника питания и анодами двух стабилитронов, катоды которых подключены соответственно к средним выводам резистивных делителей напряжения и управляющим входам электронных ключей, между которыми через резистор включена обмотка обратной связи, дополнительно введены конденсатор и дроссель, обмотка которого выводом из средней точки подключена к первым крайним выводам резистивного делителя напряжения и плюсу источника питания, а крайние выводы соединены с соответствующими входами первичных обмоток трансформатора, между которыми включен конденсатор.
Сущность изобретения поясняется схемой, показанной на чертеже.
Двухтактный преобразователь напряжения содержит источник 1 питания, два резистивных делителя 2 и 3 напряжения, подключенных первыми крайними выводами к плюсу (+) источника 1 питания, трансформатор 4 с обмоткой 5 обратной связи, вторичной обмоткой 6 и двумя первичными обмотками 7 и 8, два электронных ключа 9 и 10, силовые входы которых подключены к соответствующим выходам первичных обмоток 7 и 8, а силовые выходы соединены между собой вторыми крайними выводами резистивных делителей напряжения 2 и 3 и через токозадающий резистор 11 с минусом (-) источника 1 питания и анодами стабилитронов 12 и 13, катоды которых подключены соответственно к средним выводам резистивных делителей 2 и 3 напряжения и управляющим входам электронных ключей 9 и 10, между которыми через резистор 14 включена обмотка 5 обратной связи, при этом обмотка 15 дросселя 16 выводом из средней точки соединена с плюсом (+) источника 1 питания, а крайние выводы подключены к соответствующим входам первичных обмоток 7 и 8 трансформатора 4, между которыми включен конденсатор 17.
Двухтактный преобразователь напряжения работает в режиме двухтактного симметричного автогенератора с индуктивным времязадающим элементом, функцию которого выполняет трансформатор 4. В момент включения с резистивных делителей 2 и 3 напряжения на управляющие входы электронных ключей 9 и 10 поступает положительное напряжение смещения, которое стимулирует открытие электронных ключей. В одной из двух силовых цепей, например первой (обмотка 15/1 дросселя 16, первичная обмотка 7 трансформатора 4 и электронный ключ 9), появляется ток, который вызывает магнитный поток в первичной обмотке 7 трансформатора, на обмотке 5 обратной связи наводится напряжение, создается ток в цепи обратной связи (обмотка 5 обратной связи, резистор 14), который полностью открывает электронный ключ 9 и закрывает электронный ключ 10, возрастает ток в первой силовой цепи и трансформатор 4 насыщается. В этот момент ток в первой силовой цепи ограничивается в основном реактивным сопротивлением обмотки 15/1 дросселя 16 и активным сопротивлением токозадающего резистора 11, на котором нарастает падение напряжения до величины срабатывания стабилитрона 12, одновременно снижается ток в цепи обратной связи. Под воздействием указанных факторов электронный ключ 9 закрывается, приоткрывается электронный ключ 10, возникает ток во второй силовой цепи (обмотка 15/2 дросселя 16, первичная обмотка 8 трансформатора 4 и электронный ключ 10), магнитный поток трансформатора 4 меняет направление, меняет направление и ток в цепи обратной связи, электронный ключ 10 полностью открывается, электронный ключ 9 закрыт, возрастает ток во второй силовой цепи и трансформатор 4 насыщается. В момент насыщения ток во второй силовой цепи в основном ограничивается реактивным сопротивлением обмотки 15/2 дросселя 16 и активным сопротивлением токозадающего резистора 11, на котором возрастает падение напряжения до величины срабатывания стабилитрона 13, одновременно падает ток в цепи обратной связи, преобразователь опрокидывается. Далее процесс повторяется, а на вторичной обмотке 6 трансформатора 4 наводится переменное напряжение (Ин.) с частотой, определяемой параметрами трансформатора 4, при этом на конденсаторе 17 гасятся кратковременные всплески тока, которые вызывают электромагнитные излучения и вносят помехи в работу преобразователя, а реактивное сопротивление дросселя 16 значительно снижает величину тока в момент коммутации и снижает активные потери на элементах преобразователя.
Таким образом введение дросселя и конденсатора в двухтактный преобразователь напряжения снижает уровень коммутационных потерь и уровень электромагнитного излучения, повышает его надежность и улучшает энергетические показатели.