КВАЗИРЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ НУЛЕВОМ НАПРЯЖЕНИИ

КВАЗИРЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ НУЛЕВОМ НАПРЯЖЕНИИ


RU (11) 2107983 (13) C1

(51) 6 H02M3/335 

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

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

(21) Заявка: 94021982/09 
(22) Дата подачи заявки: 1994.06.09 
(45) Опубликовано: 1998.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. SU, авторское свидетельство, 1836795, кл. H 02 M 3/335, 1992. 2. Glenn D. Self Oscillating Tlyback Switching Converter. - 1991, p.36. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество закрытого типа Малое многопрофильное предприятие "Ирбис" 
(72) Автор(ы): Лукин А.В.; Макаров В.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 системах питания для преобразования постоянного напряжения, а также в телекоммутационном оборудовании. Для упрощения схем управления и повышения надежности в квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого через силовой транзисторный ключ и первый резистор подключена к входным выводам, параллельно которым подключены первый конденсатор и цепь, состоящая из последовательно соединенных второго резистора, второго конденсатора и второй обмотки силового трансформатора, вторичная обмотка которого подключена через первый диод и фильтр к выходным выводам, управляющий вход силового транзисторного ключа подключен к второму входному выводу через первый управляющий транзисторный ключ, встречно-параллельно которому подключен второй диод, управляющий вход первого управляющего транзисторного ключа подключен через третий резистор к входу силового транзисторного ключа, а также четвертый резистор, первый вывод которого подключен к точке соединения второго резистора и второго конденсатора, введены второй управляющий транзисторный ключ, первый и второй дроссели, третий и четвертый диоды, третья обмотка силового трансформатора и третий конденсатор. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



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

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 [1].

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

Известен квазирезонансный обратноходовой преобразователь напряжения, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого состоит из двух обмоток, первая из них через силовой транзисторный ключ и резистор подключена к входным выводам, параллельно которым подключен конденсатор, а также цепь, состоящая из последовательно соединенных второго резистора, второго конденсатора и второй обмотки силового трансформатора, вторичная обмотка которого через диод и фильтр подключена к выходным выводам, управляющий вход силового транзисторного ключа подключен к второму входному выводу через первый управляющий транзисторный ключ, встречно параллельно которому подключен диод, и через третий резистор - к точке соединения второго резистора и второго конденсатора, а также блок управления, подключенный к управляющему входу силового транзисторного ключа [2].

Недостатком преобразователя является недостаточная надежность, обусловленная сложностью схемы управления силовым транзистором.

Техническим результатом является упрощение схемы управления, повышение надежности преобразователя.

Результат достигается тем, что в квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого через силовой транзисторный ключ и первый резистор подключена к входным выводам, параллельно которым подключены первый конденсатор, цепь, состоящая из последовательно соединенных второго резистора, второго конденсатора и второй обмотки силового трансформатора, вторичная обмотка которого подключена через первый диод и фильтр к выходным выводам, управляющий вход силового транзисторного ключа подключен к второму входному выводу через первый управляющий транзисторный ключ, встречно параллельно которому подключен второй диод, управляющий вход первого управляющего транзисторного ключа подключен через третий резистор к входу силового транзисторного ключа, а также четвертый резистор, первый вывод которого подключен к точке соединения второго резистора и второго конденсатора, введены второй управляющий транзисторный ключ, первый и второй дроссели, третий и четвертый диоды, третья обмотка силового трансформатора и третий конденсатор.

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

Преобразователь содержит (фиг. 1) первый конденсатор 1, подключенный к входным выводам, силовой трансформатор 2, первичная обмотка которого состоит из трех обмоток, первая 3 из которых через силовой транзисторный ключ 4 и первый резистор 5 подключена к входным выводам, к которым подключены последовательно соединенные второй резистор 6, второй конденсатор 7 и вторая обмотка 8 силового трансформатора 2, управляющий вход силового транзисторного ключа 4 через первый управляющий транзисторный ключ 9, встречно-параллельно которому подключен второй диод 1 (стабилитрон), подключен к второму входному выводу, управляющий вход первого транзисторного ключа 9 подключен через третий резистор 11 к входу силового транзисторного ключа 4, управляющий вход которого через вторую индуктивность 12, параллельно которой подключен четвертый диод 13, и четвертый резистор 14 подключены к точке соединения второго резистора 6 и второго конденсатора 7, выход транзисторного ключа 4 через третий конденсатор 15 и второй управляющий транзисторный ключ 16 соединен с вторым входным выводом, вход второго управляющего транзисторного ключа 16 через пятый резистор 17, первую индуктивность 18, параллельно которой подключен третий диод 19, и третью обмотку 20 силового трансформатора 2 соединен с его выходом, вторичная обмотка 21 силового трансформатора 2 через первый диод 22 и фильтр 23 соединена с выходными выводами.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии токи в обмотках трансформатора 2 отсутствуют. При подаче питающего напряжения по цепи: +Uп, резистор 6, резистор 14, индуктивность 12, затвор-исток ключа 4, резистор 5, -Uп происходит заряд емкости затвор-исток транзистора 4. Одновременно по цепи: +Uп, резистор 6, конденсатор 7, вторая обмотка 8 трансформатора 2, -Uп происходит заряд конденсатора 7. Когда напряжение на затворе транзистора 4 достигнет порогового значения, транзистор 4 начнет открываться (фиг. 2, t1), в результате по обмотке 3 потечет ток. Благодаря наличию положительной обратной связи (обмотки 3 и 8) процесс открывания транзистора 4 является лавинообразным, в результате транзистор 4 надежно насыщается по цепи: начало обмотки 8, конденсатор 7, резистор 14, индуктивность 12, затвор-исток транзистора 4, резистор 5, конец обмотки 8. К первичной обмотке 3 трансформатора 2 прикладывается напряжение источника питания за время открытого состояния ключа 4 и происходит процесс накопления энергии в трансформаторе 2, при этом ток в обмотке 3 и ключе 4 изменяется по линейному закону. Когда напряжение на резисторе 5 достигнет величины, достаточной для открывания транзисторного ключа 9, последний, открываясь, шунтирует затвор транзистора 4. В результате напряжение на затворе транзистора 4 снижается и он выключается по цепи: начало обмотки 8, резистор 5, исток-затвор транзистора 4, диод 13, резистор 14, конденсатор 7, конец обмотки 8 трансформатора 2. Из-за наличия у транзистора 4 выходной емкости напряжение на нем будет расти достаточно медленно, т.е. ток через транзистор 4 успевает упасть до нуля прежде, чем напряжение на транзисторе вырастет на значительную величину. Рост напряжения на транзисторе 4 означает, что на транзисторе 16 напряжение снижается, т.е. его выходная емкость разряжается. В момент t2 (фиг. 2), когда напряжения на транзисторах 4 и 16 сравняются, произойдет смена полярности напряжений на всех обмотках трансформатора 2. Это означает, что транзистор 4 будет надежно заперт, а транзистор 16 будет включен с задержкой (определенной дросселем 18), необходимой для полного разряда его выходной емкости. Ток в первичной обмотке 3 будет протекать в том же направлении по цепи: начало обмотки 3, конденсатор 15, диод транзистора 16, конденсатор 1, конец обмотки 3. Таким образом включение транзистора 16 происходит при нулевом напряжении и при обратном токе, т.е. без потерь мощности. Когда ток в первичной обмотке 3 изменит свое направление (фиг. 2, t3), он будет протекать по цепи: -Uп, транзистор 16, конденсатор 15, обмотка 3, +Uп. Энергия, накопленная в трансформаторе 2, на предыдущем этапе сбрасывается через вторичную обмотку 21 в конденсатор фильтра 22 и в нагрузку.

Конденсатор 15 и индуктивность намагничивания трансформатора 2 образуют на этом этапе последовательный резонансный контур. Поэтому форма тока в первичной и вторичной обмотках на этом этапе квазисинусоидальная. Это означает, что происходит естественная коммутация выпрямительного диода 22, а также включение транзистора 16 при обратном токе. Когда ток вторичной обмотки достигнет нулевого значения (фиг. 2, t4), произойдет смена полярности напряжений на всех обмотках трансформатора 2. При этом транзистор 16 выключается форсированно за счет шунтирования индуктивности 18 диодом 19, а транзистор 4 включается с задержкой, обусловленной индуктивностью 12, необходимой для разряда его выходной емкости, при этом ток первоначально протекает через диод транзистора 4. Далее процесс повторяется.

Введение в известную схему преобразователя второго управляющего транзисторного ключа 16 с цепью последовательно соединенных резистора 17, дросселя 18, шунтированного диодом 19, и обмотки 20 трансформатора, включенной между затвором и стоком ключа 16, а также включение дросселя 12, зашунтированного диодом 13, в управляющую цепь силового транзисторного ключа 4 позволяют упростить схему управления переключением, осуществить "мягкий" процесс переключения транзисторов, отсутствуют перенапряжения, возникающие при переключении. Потери мощности, связанные как собственно с переключением, так и с разрядом выходных емкостей транзисторов, также отсутствуют. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Квазирезонансный преобразователь постоянного напряжения с переключением при нулевом напряжении, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого через силовой транзисторный ключ и первый резистор подключена к входным выводам, параллельно которым подключены первый конденсатор и цепь, состоящая из последовательно соединенных второго резистора, второго конденсатора и второй обмотки силового трансформатора, вторичная обмотка которого подключена через первый диод и фильтр к выходным выводам, управляющий вход силового транзисторного ключа подключен к одному из входных выводов через первый управляющий транзисторный ключ, встречно параллельно которому подключен второй диск, управляющий вход первого управляющего транзисторного ключа подключен через третий резистор к входу силового транзисторного ключа, а также четвертый резистор, первый вывод которого подключен к точке соединения второго резистора и второго конденсатора, отличающийся тем, что введены второй управляющий транзисторный ключ, первый и второй дроссели, третий и четвертый диоды, третья обмотка силового трансформатора и третий конденсатор, при этом выход силового транзисторного ключа подключен к указанному входному выводу через третий конденсатор и второй управляющий транзисторный ключ, управляющий вход которого через последовательно соединенные пятый резистор, первый дроссель, паралельно которому подключен третий диод, и третью обмотку силового трансформатора подключен к его выходу, управляющий вход силового транзисторного ключа подключен к второму выводу четвертого резистора через второй дроссель, параллельно которому подключен четвертый диод.




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