ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры.
Наиболее близким к полезной модели устройством является регулятор напряжения, выполненный в виде одноактного преобразователя постоянного напряжения (1). Преобразователь содержит регулирующий транзистор, накопительный линейный дроссель, рекуперирующий диод и конденсатор, подключенный к выходным выводам. Для защиты от сквозных токов между рекуперирующим диодом и транзистором включен компенсирующий линейный дроссель. На низких (порядка 10-20 кГц) частотах схема устойчиво работает и имеет достаточно высокий КПД. Однако при переходе на высокие (порядка 200-300 кГц) частоты линейный дроссель не успевает возвращать запасенную им энергию в нагрузку, что делает практически невозможным выполнение заданной ему функции устранения сквозных токов. Снижение эффективности схемы (в рамках устранения сквозных токов) на высоких частотах приводит к ухудшению КПД. Кроме того, конструкция многовиткового компенсирующего дросселя отличается сложностью и низкой технологичностью в изготовлении.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение КПД устройства при работе на высоких частотах и улучшение технологичности его конструкции за счет упрощения конструкции.
Технический результат достигается за счет того, что в однотактном преобразователе постоянного напряжения, содержащем транзистор, управляющая цепь которого присоединена к узлу регулирования (1), силовая цепь транзистора совместно с последовательно соединенными обмотками компенсирующего и накопительного дросселей включена между первым входным и первым выходным выводами, параллельно выходным выводам включен накопительный конденсатор, причем обмотки компенсирующего дросселя выполнены в виде открытой петли из провода, размещенной в отверстии кольцевого либо цилиндрического магнитопровода с прямоугольной петлей гистерезиса, причем центр петли, являющийся объединенными концами обмоток, подключен через рекуперирующий диод к соединенным между собой вторым входным и вторым выходным выводами.
На Фиг.1 представлена электрическая схема устройства.
На Фиг.2 изображена конструкция компенсирующего дросселя.
Устройство (Фиг.1) содержит транзистор 1 (управляемый ключ), управляющая цепь которого присоединена к узлу регулирования 2. Силовая цепь транзистора 1, соединенная последовательно с обмотками 3 и 4 компенсирующего 5 и накопительного 6 дросселей, включена между первым входным и первым выходным выводами. Параллельно выходным выводам подключен накопительный конденсатор 7. Встречно последовательно соединенные обмотки 3 и 4 компенсирующего дросселя 5 выполнены в виде открытой петли из провода (Фиг.2), размещенной в отверстии кольцевого либо цилиндрического магнитопровода с прямоугольной петлей гистерезиса. Центр петли, являющийся объединенными концами обмоток компенсирующего дросселя 5, соединен через рекуперирующий диод 8 со вторым входным выводом.
Устройство работает следующим образом.
При подключении схемы к источнику постоянного напряжения и подаче отпирающего сигнала с узла регулирования 2 транзистор 1 открывается и ток, протекающий через его силовую цепь, компенсирующий дроссель 5 и линейный накопительный дроссель 6 поступает в нагрузку, заряжая конденсатор 7. Из-за того, что обмотки компенсирующего дросселя 5 соединены встречно, его индуктивность равна нулю и не оказывает влияния на процессы накапливания энергии в дросселе 6.
При достижении заданного верхнего порога срабатывания напряжения на конденсаторе 7 схема регулирования 2 выдает сигнал на запирание транзистора 1. Транзистор 1 закрывается, а ток через дроссель 6, не изменяя своего направления, начинает протекать через рекуперирующий диод 8 и обмотку 4 дросселя 5. Магнитопровод дросселя 5 перемагничивается до величины +Bs. Конденсатор 7 и дроссель 6 начинают отдавать свою энергию в нагрузку, и при достижении заданного нижнего порога срабатывания на конденсаторе 7 схема регулирования 2 выдает сигнал на переключение (отпирание) транзистора 1. На интервале восстановления обратного сопротивления диода 8 (порядка 20-100 нСек.) ток протекает через ключ 1, обмотку 3 дросселя 5 и диод 8. Магнитопровод дросселя 5 перемагничивается от +Bs до -Bs, что и определяет интервал задержки, устраняющей сквозной ток. Далее процессы повторяются.
Для упрощения конструкции и улучшения технологичности ее изготовления дроссель 5 целесообразно выполнять одновитковым в виде открытой петли провода, соединяющего ключ 1 с дросселем 6 (Фиг 2). Выбор формы магнитопровода дросселя 5 (кольцевой либо цилиндрический) определяется временем рассасывания рекуперационного диода 8.
Материалом магнитопровода дросселя 5 может являться обычный феррит МН 2000-4000 или ППГ.
Таким образом, использование нелинейного компенсирующего дросселя с прямоугольной характеристикой перемагничивания устраняет возникновение сквозных токов через транзистор и рекуперирующий диод при переключении схемы на высокой частоте, причем выполнение компенсирующего дросселя одновитковым позволяет упростить его конструкцию и реализовать данный процесс с минимальными динамическими потерями, что в целом повышает эффективность схемы и КПД.
Высокий КПД и достаточная надежность схемы позволяют рекомендовать данную полезную модель при проектировании источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры широкого назначения.
Составитель описания: Хандогин В.И.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
А.И.Иванов-Цыганов, В.И.Хандогин «Источники вторичного электропитания приборов СВЧ» М., Радио и связь, 1989 г., с.108.