КВАЗИРЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ НУЛЕВОМ НАПРЯЖЕНИИ

КВАЗИРЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ НУЛЕВОМ НАПРЯЖЕНИИ


RU (11) 2109394 (13) C1

(51) 6 H02M3/335 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94021988/09 
(22) Дата подачи заявки: 1994.06.09 
(45) Опубликовано: 1998.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU, авторское свидетельство N 1836795, кл. H 02 M 3/335, 1992. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество закрытого типа Малое многопрофильное предприятие "ИРБИС" 
(72) Автор(ы): Герасимов А.А.; Лукин А.В. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество закрытого типа Малое многопрофильное предприятие "ИРБИС" 

(54) КВАЗИРЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ НУЛЕВОМ НАПРЯЖЕНИИ 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в телекоммуникационном оборудовании, а также в системах питания для преобразования постоянного напряжения. Для упрощения схемы управления преобразователем, снижения перенапряжения на силовом ключе при сохранении высокого КПД в квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий силовой трансформатор, силовой транзисторный ключ, управляющий транзисторный ключ, шунтированный встречно включенным диодом, подключенный через резистор ко входу силового транзисторного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего транзисторного ключа и через цепь из последовательно соединенных резисторов, конденсатора и второй обмотки силового трансформатора - к другому входу источника питания, первый вход которого подключен к выходу силового транзисторного ключа через первую обмотку силового транзистора, вторичная обмотка которого подключена через диод и параллельно включенный конденсатор к выходным выводам, введены два конденсатора, подключенные параллельно соответственно входу и выходу силового транзисторного ключа. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано например, в телекоммутационном оборудовании, а также в системах питания для преобразования постоянного напряжения.

Известен квазирезонансный преобразователь напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий подключенные к входным выводам последовательно соединенные первичную обмотку силового трансформатора, дроссель и силовой транзисторный ключ, параллельно которому подключены встречно первый диод и конденсатор, при этом управляющий вход ключа подключен к блоку управления, вход которого соединен через второй диод с выходом силового ключа, вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямительный диод и фильтр соединена с выходными выводами (авт. св. СССР N 1836795, H 02 M 3/335, 1992)

Недостатками устройства являются значительные напряжения, возникающие во время паузы на силовом ключе, что снижает надежность преобразователя, а также сложность управления переключением.

Известен квазирезонансный преобразователь напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий подключенные параллельно входным выводам первый конденсатор, цепь, состоящую из последовательно соединенных первой обмотки силового трансформатора, силовой транзисторный ключ и первый резистор, и цепь, состоящую из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, шунтированного встречно включенным диодом управляющего ключа, управляющий вход которого подключен через четвертый резистор ко входу силового транзисторного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего транзисторного ключа, при этом точка соединения второго и третьего резисторов подключена к другому входному выводу через второй конденсатор и вторую обмотку силового трансформатора, вторичная обмотка которого через второй диод и фильтр подключена к выходным выводам, а также блок управления переключением, подключенный к управляющему входу силового транзисторного ключа (D. Glenn "Self Oscillating, Flyback Switching Converter, 1991, p.36).

Недостатком преобразователя является необходимость в специальном блоке управления переключением, а также значительные напряжения на транзисторе при переключении, что снижает надежность преобразователя.

Техническим результатом является упрощение схемы управления преобразователем, снижение перенапряжения на силовом ключе при сохранении высокого КПД.

Результат достигается тем, что в квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащем подключенные параллельно входным выводам первый конденсатор, цепь, состоящую из последовательно соединенных первой обмотки силового трансформатора, силовой транзисторный ключ и первый резистор, и цепь, состоящую из последовательно соединенных второго и третьего резисторов, шунтированного встречно включенным первым диодом управляющего ключа, управляющий вход которого подключен через четвертый резистор ко входу силового транзисторного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего транзисторного ключа, при этом точка соединения второго и третьего резисторов подключена к другому входному выводу через второй конденсатор и вторую обмотку силового трансформатора, вторичная обмотка которого черев второй диод и фильтр подключена к выходным выводам дополнительно введены третий и четвертый конденсаторы, подключенные параллельно входу и выходу силового транзисторного ключа.

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит (фиг. 1) силовой трансформатор 1, первичная обмотка которого состоит из двух обмоток, первая 2 из которых через последовательно соединенные силовой транзисторный ключ 3 и первый резистор 4, подключена к входным выводам, параллельно которым подключен первый конденсатор 5, управляющий вход транзисторного ключа 3 подключен через второй 6 и третий 7 - резисторы к первому входному выводу, точка соединения второго 6 и третьего резисторов через второй конденсатор 8 и вторую обмотку 9 трансформатора 1 подключена ко второму входному выводу, управляющий вход ключа 3 подключен через вход и выход управляющего ключа 10, шунтированного встречно включенным диодом 11 ко второму входному выводу, при этом управляющий вход ключа 10 через четвертый резистор 12 подключен ко входу ключа 3, вторичная обмотка 13 трансформатора 1 подключена через второй диод 14 и фильтр 15 к выходным выводам, дополнительно введенные третий 16 и четвертый 17 конденсаторы подключены параллельно входу и выходу силового транзисторного ключа 3.

В качестве силового транзисторного ключа 3 может быть использован биполярный или полевой транзистор, в качестве фильтра 15 - конденсатор большой емкости, диод 11 - стабилитрон.

Преобразователь работает следующий образом.

В исходном состоянии токи в обмотках силового трансформатора отсутствуют. Силовой транзисторный ключ 3 заперт. При подаче питающего напряжения через пусковой резистор 6 происходит заряд конденсатора 8 по цепи: +Uп; резистор 6, конденсатор 8, обмотка 9, -Uп; и конденсатора 16 по цепи: +Uп, резистор 6, резистор 7,конденсатор 16, резистор 9, -Uп - до порогового значения, до момента t1 открывания транзистора 3 (фиг. 2, 6). В результате по обмотке 2 трансформатора 1 потечет ток. Благодаря наличию положительной обратной связи (обмотки 2 и 9 трансформатора 1) транзистор 3 открывается лавинообразно. За время открытого состояния транзистора 3 (период t1 - t2 происходит накопление энергии в первичной обмотке 2 трансформатора. Напряжение на резисторе 4 (датчик тока) пропорционально току, протекающему через обмотку 2 и силовой транзисторный ключ 3 (фиг. 2,в). При достижении напряжения на датчике 4 уровня открывания управляющего ключа 10 последний открывается и запирает ключ 3(t2). Конденсатор 17 заряжается по цепи: -Uп, резистор 4, конденсатор 17, обмотка 2, +Uп ; при этом он сдерживает скорость нарастания напряжения на выходе ключа 3 и одновременно гарантируя выключение его при малых уровнях напряжения. (фиг. 2,д). Процесс заряда конденсатора 17 прекращается при достижении напряжения на вторичной обмотке 13 трансформатора 1 уровня напряжения на конденсаторе фильтра 15 (фиг. 2, t3). Далее происходит передача энергии, накопленной в трансформаторе 1 за время открытого состояния транзисторного ключа 3 через диод 13 и фильтр 14 в нагрузку (фиг. 2,г, t3 - t4). Одновременно с этим происходит заряд конденсатора 8 от обмотки 9 через диод 11 и резистор 7. Энергия этого конденсатора в дальнейшем обеспечит открывание силового транзисторного ключа 3. После передачи всей энергии из трансформатора 1 в нагрузку (фиг. 2, t3) токи в его обмотках отсутствуют. Начинается резонансный процесс разряда конденсатора 17 через обмотку 2 м течение времени t5 - t5 в источник питания. Соотношение обмоток 2 и 13 выбирается таким образом, чтобы напряжение на конденсаторе 17 в начальный момент (t4) этого процесса всегда было больше либо равно максимальному значению напряжения источника питания. Одновременно с этим производится задержка включения транзистора 3 за счет заряда конденсатора 16 по цепи: +Uп, резисторы 6 и 7, конденсатор 16, резистор 4, -Uп. При достижении напряжения на конденсаторе 17 нулевого уровня (t5) ток продолжает протекать через диод коллектор - база транзистора 3. Таким образом транзистор 3 открывается при нулевом напряжении на выходе ключа 3. Этим достигается минимальные потери при переключении транзистора и повышение надежности преобразователя. Далее процессы в преобразователе повторяются.

Подключение конденсатора 17 параллельно выходу транзисторного ключа 3 сдерживает рост напряжения на его выходе при закрытии, в то же время конденсатор 16 обеспечивает задержку включения транзисторного ключа при разряде конденсатора 17 до напряжения открывания его, обеспечивая переключение при нулевом напряжении. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий подключенные параллельно входным выводам первый конденсатор, цепь из последовательно соединенных первой первичной обмотки силового трансформатора, силового транзисторного ключа и первого резистора, цепь, состоящую из последовательно соединенных второго и третьего резисторов и шунтированного встречно включенным первым диодом управляющего транзисторного ключа, управляющий вход которого подключен через четвертый резистор к входу силового транзисторного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего транзисторного ключа, при этом точка соединения второго и третьего резисторов подключена через второй конденсатор и вторую первичную обмотку силового трансформатора к входному выводу, связанному со свободным выводом первого резистора и входом управляющего транзисторного ключа, вторичная обмотка силового трансформатора через второй диод и фильтр подключена к выходным выводам, отличающийся тем, что введены третий и четвертый конденсаторы, подключенные соответственно между управляющим входом и входом силового транзисторного ключа и между входом и выходом силового транзисторного ключа.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru