Транзисторный однотактный преобразователь постоянного напряжения
Патент 1411895
Авторы
Классы МПК
Транзисторный однотактный преобразователь постоянного напряжения
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повьппение надежности путем снижения динамических потерь мощности при переключении силового транзистора и расширение диапазона регулирования скорости нарастания выходного напряжения при пуске. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, через силовой дроссель 2 подсоэдиненный к входным вьшодам. Параллельно силовому транзистору 1 включена цепочка из последоват тельнсЗ соединенных шунтирующего конденсатора 3 и шунтирующего диода 4, Входные выводы зашунтированы последовательно соединенными разрядным 5, отсекающим 7 диодами и дополнительным дросселем 8. В момент запирания силового транзистора 1 его коллекторный ток спадает до нуля. Начинается заряд шунтирующего конденсатора 3 через шунтирующий диод 4 током, начальное значение которого равно сумме тока, протекающего через силовой дроссель 2, и приведенного тока нагрузки, 3 ил. $ (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОИИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУбЛИК
О1
<511 4 ?? 02 ?? 3>
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4083264/24-07 (22) 02.07.86 (46) 23.07.88. Бюл. Р 27 (71) Московский институт электронной техники (72) С.А. Каратыгин, В.Н. Красавин и Д.И. Панфилов (53) 621.314,58(088.8) (56) Источники вторичного электропитания./Под ред. Ю.И. Попова. Радио и связь, 1983, с. 132.
Патент. ФРГ Р 2719026, кл. Н 02 И 3/335, 1978. (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности путем снижения динамических потерь мощности при переключении силового транзистора и расширение
„„ЯО„„1411895 диапазона регулирования скорости нарастания выходного напряжения при пуске. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, через силовой дроссель 2 подсоединенный к входным выводам. Параллельно силовому транзистору 1 включена цепочка из последова, тельно соединенных шунтирующего конденсатора 3 и шунтирующего диода 4, Входные выводы зашунтированы последовательно соединенными разрядным 5, отсекающим 7 диодами и дополнительным дросселем 8. В момент запирания силового транзистора 1 его коллекторный ток спадает до нуля. Начинается заряд шунтирующего конденсатора 3 через ф шунтирующий диод 4 током, начальное значение которого равно сумме тока, протекающего через силовоч дроссель
2, и приведенного тока нагрузки. 3 ил. %
1411895
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напря;жения.
Цель изобретения — повышение надежности путем снижения динамических потерь мощности при переключении силового транзистора. 1О
На фиг, 1 показана принципиальная схема силовой части предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 и 3 — диа. граммы токов и напряжений в цепях преобразователя в переходном и установившемся процессах соответственно.
Преобразователь напряжения содер1 жит силовой транзистор 1, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом источника питания, а коллектор 2О через силовой дроссель 2 — с его по ложительным выводом. Параллельно сило1 вому транзистору 1 включена цепочка из последовательно соединенных шун-! тирующего конденсатора 3 и шунтирую- 25, щего диода 4, катод которого подклю1
:чен к отрицательному выводу источника питания, а положительный вывод последнего связан с катодом разрядного диода 5. Анод разрядного диода 5 объеди- 3О нен с одним из выводов буферного конденсатора 6, второй вывод которого подключен к точке соединения шунтирую цего конденсатора 3 с анодом шунтиующего диода 4, и подключен к като35 у отсекающего диода 7, анод которого ерез дополнительный дроссель 8 сое-! цинен с отрицательным выводом источника питания. Параллельно силовому транзистору 1 включен блок преобразо- 4О алания импульсного напряжения в постоянное. Этот блок для повышающего преобразователя выполнен в вице последовательно соединенных силового 1иода 9 и фильтрующего выходного кон- 45, енсатора 10 и соединен с нагруз1 ой 11, Для преобразователя с разде,пительным конденсатором (схема Кука) схема этого блока соответственно изМенена.
Транзисторный преобразователь в
:переходном режиме работает следующим
<образом.
В момент времени запирания силово:го транзистора 1 t< (фиг.2) его коллекторный ток 1„ (фиг,2а), равный
55 сумме тока, протекающего через -сила ой дроссель 2 (фиг.2б иприведенйого тока нагрузки, спадает до нуля (время спада определяется частотными свойствами силового транзистора 1 и принято равным нулю). При этом начинается заряд шунтирующего конденсатора 3 через шунтирующий диод 4 (фиг. 2д, з) током, начальное значение которого равно сумме тока, протекающего через силовой дроссель 2, и приведенного тока нагрузки. Следовательно, напряжение U„ на силовом транзисторе 1 (фиг. 2в) возрастает не скачком, а повторяет напряжение U на шунтируюЭ щем конденсаторе 3 (фиг. 2r), благодаря чему обеспечивается формирование благоприятной траектории выключения силового транзистора 1.
С момента времени, когда заканчивается заряд конденсатора 3, до момента включения силового транзистора
1 ток в силовом дросселе 2 замыкается в контуре: силовой дроссель 2 силовой диод 9 — конденсатор !Π— источник питания. В момент включения силового транзистора 1 (t ) напряже3 ние U< (фиг.2в) спадает до нуля (время спада определяется частотными свойствами силового транзистора 1 и принято равным нулю). При этом начинается разряд шунтирующего конденса1 тора 3 в контуре: шунтирующий конденсатор 3 — силовой транзистор 1 — дополнительный дроссель 8 — отсекающий диод 7 — буферный конденсатор 6. Энергия, накопленная в шунтирующем конденсаторе 3, передается в буферный конденсатор 6.
В момент времени t когда напряжение на шунтирующем конденсаторе 3 в колебательном процессе его разряда спадает до нуля, открывается шунтирующий диод 4 и заряд буферного конденсатора 6 продолжается в контуре: буферный конденсатор 6 — шунтирующий диод 4 — дополнительный дроссель 8 отсекающий диод 7 за счет энергии, запасенной в дополнительном дросселе 8. Форма коллекторного тока силового транзистора 1 определяется параметрами контура: шунтирующий диод 3 — дополнительный дроссель 8— отсекающий диод 7 в буферный конденсатор 6, а также параметрами силового дросселя 2 и нагрузки.
В установившемся режиме характер процессов в транзистором ключе зависит от соотношений напряжений источника питания и максимального значения напряжения Ug на конденсаторе 3
14118 (фиг. 3). На фиг.3 представлены временные диаграммы процессов для сооТ ношений U q 2Е (фиг.3а) и V (2E
3м Зм (фиг.3б).
В случае U>®> 2Е при запирании силового транзистора происходит заряд шунтирующего конденсатора по контуру: силовой дроссель 2 — шунтирующий конденсатор 3 — буферный конденсатор 6 — 10 разрядный диод 5, при этом напряжение на буферном конденсаторе Б уменьшается от E+dU до Е (момент времени t, 1 фиг. 3). Последующий дозаряд шунтирующего конденсатора 3 до напряжения 15
П осуществляется по контуру: источник питания — силовой дроссель 2 шунтирующий конденсатор 3 — шунтирующий диод 4. При достижении напряжения на шунтирующем конденсаторе величины 20
У м. в дальнейшем весь ток силового дросселя протекает в выходную цепь °
При отпирании силового транзистора разряд шунтирующего конденсатора
3 происходит по контуру:.шунтирующий 25 конденсатор 3 — дополнительный дроссель 8 — отсекающий диод 7 — буферный конденсатор 6. При этом энергия с шунтирующего конденсатора 3 передается в буферный конденсатор 6, заряжая 30 его до напряжения, несколько большего E. В момент t < (фиг. За), когда сумма напряжений на буферном и шунтирующем конденсаторах равна Е, отпирается разрядный диод 5 и оставшаяся энергия в дополнительном дросселе отдается в источник питания через отсекающий 7 и разрядный 5 диоды.
При U (2Е процессы в схеме проис3> ходят аналогично с тем отличием, что 4О в момент запирания силового транзистора на нем возникает скачок напряжения gU (фиг.3б). Напряжение на шунтирующем конденсаторе изменяется в диапазоне от (Е-DU ) до (E+DU). Напря-45 жение на буферном конденсаторе измеИ няется в диапазоне от E до E+DU
Беэ учета потерь энергии в коммутирующих цепях для напряжений должно
Формула изобретения !.
Транзисторный однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой дроссель, подключенный одним выводом к первому входному выводу преобразователя, а другим выводом через силовой транзистор к второму входному выводу преобразователя, и дополнительный дроссель, подключенный первым выводом к второму входному выводу преобразователя, а вторым выводом через согласно-последовательно соединенные первый и второй диоды, включенные встречно источнику питания преобразователя, к первому входному выводу преобразователя, причем к точке соединения силового дросселя с силовым транзистором подключен первым выводом шунтирующей конденсатор, а параллельно силовому транзистору подключен блок преобразования импульсного напряжения в постоянное, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения динамических потерь мощности при переключении силового транзистора и расширения диапазона регулирования скорости нарастания выходного напряжения при пуске, введен буферный конденсатор, один вывод которого подключен к точке соединения первого и второго диодов, а другой вывод соединен с вторым выводом шунтирующего конденсатора и через введенный третий диод, включенный co" гласно с направлением проводимости силового транзистора, с вторым входным выводом преобразователя.
Д выполняться условие gU=4U +ДО . Энергия дополнительного дросселя 8 в данном режиме в источник питания не передается.
Таким. образом, уменьшаются динамические потери при переключении силового транзистора, что повышает КПД и надежность преобразователя.
1411895
11
11
11 I I
I
I ! 1 1 Ф. ФиаЯ
Составитель В. Ионн
Редактор П. Гереши Техред 11.амид!,!к Корректор В, Гирияк
Заказ 3667/52 Тираж 665 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4
1
1 !
11
11 1 !!
I I ! !1 ! I
i 11 I
i I 1! 11 ! ! !