Импульсный преобразователь постоянного напряжения

Импульсный преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - повышение надеж : ности в переходных режимах путем снижения динамических по терь в транзисторе , выбора оптимального режима переключения транзистора и уменьшения высокочастотных помех. Преобра,- зователь содержит транзисторный ключ 1, резонансную цепочку 3 LpCp в виде коммутирующей индуктивности дросселя 4 и конденсатора 5 и LC- фильтр 6. В схему введены диод 2 и резонансная цепочка 3. Выбор соотношений параметров цепочки 3 и фильтра 6, удовлетворяющих неравенствам LC/LpCp2 500; , и выбор длительности полупериода управляющего напряжения, равной или меньшей полупериода собственной частоты резонансг ной цепочки, обеспечивает режим бестоковой коммутации транзисторного ключа. 3 ил. (Л с со О) О5 00 00 Фи2. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИ К

СОЦИАЛИСТИЧЕО-(ИХ

РЕСПУБЛИК (191 (Ш (б1) 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ч 1*

1;. (ОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 402353 2/24-07 (22) 1 9. 02 ° 86 (46} 23.12.87.Бюл. Ф 47 (71) Московский институт электронной техники (72) В.И.Петухов, С.В.Шаблыгин, 10.С.Бараник, А.В.Горбач и П.А. Ефимов (53) 621.314.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 811465, кл. Н 02 М 3/10, 1978.

Проблемы преобразовательной техники. Сборник . Киев: Наукова думка, 1983, с.131, рис.1а. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения — повышение надеж-. ности в переходных режимах путем снижения динамических потерь в транзисторе, выбора оптимального режима переключения транзистора и уменьшения высокочастотных помех. Преобра: зователь содержит транзисторный ключ 1, резонансную цепочку 3 L

LC/ЬрСр 500; С/Ср с 30 и выбор длительности полуперйода управляющего напряжения, равной или меньшей полупериода собственной частоты резонанс; ной цепочки, обеспечивает режим бестоковой коммутации транзисторного ключа. 3 ил.

1361688

Импульсный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

При подаче прямоугольных сигналов на базу транзисторного ключа 1 он открывается и коллекторный ток начинает проходить по диоду 2, дросселю 4 и далее разветвляется..Резонансная составляющая этого тока проходит через резонансный конденсатор 5, а вторая составляющая тока, которая зависит от сопротивления нагрузки 9, поступает на LC-фильтр 6.

Если параметры L С -резонансной це-.

Р Р почки 3 LC-фильтра 6 выбраны в соответствии с условиями

LC 500;

L С

С а 30 . (1)

С которые базируются на анализе выполнимости двух условий, лежащих в основе работы преобразователя ре зонансного типа; 1) инвариантности резонансной частоты всей схемы к изменениям параметров L;C;; 2) удовлетворения условий по заданным пуль сациям напряжения нагрузки фильтра.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания радиотехнических и вычислительных устройств .

Цель изобретения — повьппение надежности в переходных режимах путем снижения динамических потерь в транзисторе, выбора оптимального режима переключения транзистора и снижения высокочастотных помех.

На фиг.1 изображена схема преобразователя; на фиг.2 — эпюры напряже" ний и токов преобразователя и расчетные эпюры мощности потерь.

Импульсный преобразователь постоянного напряжения содержит транзисторный ключ 1, коллектор которого подсоединен к сети, база является управляющим входом, а эмиттер подключен к аноду диода 2, катод которого подключен к первому зажиму дросселя резонансной L С -цепочки 3, а второй зажим дросселя 4 подключен к первому зажиму резонансного конденсатора 5 и к входу LC-фильтра 6, содержащего индуктивность дросселя 7 фильтра, емкость конденсатора

8, нагрузку 9.

Первое условие обеспечивает стабильную работу предлагаемой схемы резонансного преобразователя частоты (РПЧ) при изменениях сопротивле; ния нагрузки и вариациях параметров электролитических конденсаторов фильтра C

1О частоты всей схемы и длительности протекания коллекторного тока по извествой формуле С,. = Т 4L C .Коллекторный ток, изменяясь, по закону, близкому к синусоидальному, npoxol5 дит через нуль в момент достижения напряжения на коммутирующем конденсаторе 4 максимума, величина которого в 1,3-1,85 раза превосходит приложенное напряжение питания; Явление

20 "отсечки", при котором коллекторный ,ток падает до нуля и затем наступает пауза между импульсами коллекторного тока, во время которой элементы фильтра с нагрузкой отсоединяются от сети, возможно при выполнении двух условны: a) значения произведения реактивных параметров LC фильтра должны превосходить произведение

LрСр по крайней мере в 500 раз; б) длительность импульса тока базы транзистора должна быть равна полупериоду собственных колебаний резонансной цепочки.

З5 В момент паузы между импульсами коллекторного тока диод 2 снижает инверсный ток транзисторного ключа практически до нуля. Энергия, sanaсенная в конденсаторе 5, передает40 ся через фильтр 6 на нагрузку 9. В момент окончания паузы напряжение на конденсаторе 5 снижается до уровня, определяемого режимом работы транзисторного ключа 1 ° Если пауза между импульсами .коллекторного тока мала, напряжение на конденсаторе 5 не успевает упасть до нуля и имеет место режим полного разряда. Выбор режима зависит от коэффициента кратности выходного напряжения !

1н

К = †††)

ЪК

55 где !1„- напряжение на нагрузке 9;

U „ — напряжение на входе.

Преобразователь эффективно работает в режиме неполного перезаряда при К = 0,7 + 0,95.

E 36) 688 и L

Г где L

С иС

Энергия, запасенная в конденсаторе 5, передается через двухзвенный фильтр на нагрузку 9.

Эксперименты,показывают, что при определенных соотношениях параметров схем, определяемых выражением (1), длительность импульсов коллекторного тока определяется параметрами резонансной L С -цепочки 3 и пракР P тически не зависит от других параметров.

Это позволяет осуществлять регулировку напряжения на нагрузку и его стабилизацию методом частотно-импульсной модуляции (ЧИ1), при котором длительность импульса постоянна а меняется частота, (и соответственно длительность паузы).

Если при отсутствии обратной связи сопротивление нагрузки увеличивается, напряжение на нагрузке также возрастает.

При наличии обратной связи увеличение сопротивления нагрузки и соответственно напряжения на нагрузке приводит к уменьшению частоты следования импульсов тока базы, что соответственно увеличению времени паузы. С увеличением времени паузы напряжение на нагрузке снижается до необходимого уровня, т.е. имеет место режим стабилизации этого напряжения.

На фиг.2 представлены эпюры входного напряжения Б „ коллекторного тока i напряжения эмиттер-коллектор U „ и расчетные значения мощности потерь P для режима принудительной коммутации.

На фиг.3 аналогичные эпюры соот-. ветствуют режиму бестоковой коммутации, для которого форма импульса коллекторного тока близка к синусоидальной, величина динамических потерь (заштрихованы на фиг.2) существенно снижена, а также уменьшено максимальное значение напряжения эмиттер-коллектор, U,„ = 21 В, что значительно меньше входного напряжения(И „ = 100В).Наличие остаточного напряжения на коммутирующем конден- саторе в момент прохождения коллекторного тока через нуль. обуславливает суще с тв е ни о е ум еньшение произв одС1 к ной — — —;.",ля режима бестоковой

de коммутации по сравнению с режимом принудительной коммутации.

Таким образом, введение диода 2 и выбор соотношения параметров LPC резонансной цепи и LC-фильтра существенно меняют режим работы преобразователя и позволяют при соблюдении условий (1) переходить от пря10 моугольной формы коллекторного тока к форме, близкой к синусоидальной; и осуществлять тем самым режим "бестоковой" коммутации, снижающей динамические потери в транзисторе.

Формула изобретения

Импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий тран20 зисторный ключ, силовая цепь которого подключена между входным выводом и входом Г-образной резонансной цепочки, выполненной в виде последовательного коммутирующего дросселя и параллельного конденсатора, о выходом подключенной к входу LCфильтра, выход которого подключен к выходным выводам, причем управляющий вход транзисторного ключа соединен

З0 с блоком управления, длительность полупериода управляющего напряжения выбирается равной или меньшей полупериоду собственной частоты резонансной цепочки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности в переходных режимах путем снижения динамических потерь в транзисторе и выбора оптимального режима переключения тран40 зистора и уменьшения высокочастотных помех, в него введен диод, последовательно включенный в цепь коммутирующего дросселя резонансной цепочки, причем соотношение параметров

45 фильтра и параметров резонансной цепочки удовлетворяет принципу инва" риантности резонансной частоты к изменению параметров LC Hëüòðà и сопротивлению нагрузки при условии

LC

500 и — — c 30, С

Р Г

С индуктивности дроссе.ля фильтра и резонансной цепочки; емкости конденсатора фильтра и резонанснойоцепочки, 1361688

Составитель Н.Цишевская

Редактор П.Гереши Техред М. Ходанич Корректор И.Муска

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r . Óæãoðîä, ул. Проектная, 4

Заказ 6301/55, Тираж 659

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 жм