Імпульсне джерело електроживлення

Изобретение относится к источникам электропитания, выполненным на основе однотактных преобразователей напряжения. Известен импульсный источник электропитания, содержащий силовой ключ, индуктивный элемент, выпрямительный диод, образующие однотактный преобразователь напряжения, рекуперационную цепь, состоящую из накопительного конденсатора, дросселя и диода, соединенных в треугольник, и демпфирующего конденсатора, подключенного между точкой соединения дросселя с диодом рекуперационной цепи и одним из выводов демпфируемого элемента преобразователя, представляющего собой силовой ключ, индуктивный элемент или выпрямительный диод, накопительный конденсатор подключен последовательно с демпфируемым элементом преобразователя к его другому выводу. Однотактный преобразователь в указанном импульсном источнике может быть выполнен по любой известной схеме, в том числе понижающим, повышающим, инвертирующим импульсным стабилизатором или по схеме "прямого" или "обратного" преобразователя. Преобразователь может работать в режиме как с непрерывным, так и с прерывистым магнитным потоком индуктивного элемента. Такой режим для "обратного" однотактного преобразователя с фиксированной частотой обычно является предпочтительным. В режиме с прерывистым магнитным потоком, однако, эффективность работы демпфирующей цепи несколько снижается из-за дополнительных потерь энергии в ней, связанных с возникновением колебаний "звон", что ограничивает сферу использования импульсного источника электропитания и является недостатком. Задачей данного изобретения является расширение области использования импульсного источника электропитания, т.е. повышение эффективности его работы в режиме с прерывистым магнитным потоком, путем повышения эффективности работы импульсного источника в режиме с прерывистым магнитным потоком, благодаря введению дополнительного диода и образованию новых связей. Поставленная задача достигается тем, что в импульсном источнике электропитания, содержащем силовой ключ, индуктивный элемент, выпрямительный диод, образующие однотактный преобразователь напряжения, рекуперационную цепь, состоящую из накопительного конденсатора, дросселя и диода, соединенных в треугольник, и демпфирующего конденсатора, подключенного между точкой соединения дросселя с диодом рекуперационной цепи и первым выводом демпфируемого элемента, представляющего собой силовой ключ, индуктивный элемент или выпрямительный диод преобразователя, накопительный конденсатор подключен последовательно с демпфируемым элементом преобразователя к его второму выводу, согласно изобретению, последовательно с дросселем установлен диод, полярность включения диода совпадает с направлением силового тока преобразователя. На фиг. 1 показан пример реализации импульсного источника электропитания,выполненного в соответствии с заявляемым решением; на фиг. 2 изображены осциллограммы токов и напряжений в устройстве. Импульсный источник электропитания содержит однотактный "обратный" преобразователь, выполненный на транзисторе 1, индуктивном элементе (трансреактор)2, выпрямительном диоде 3. Демпфирующая цепь источника содержит демпфирующий конденсатор 4, накопительный конденсатор 5, диод 6 и дроссель 7. Последовательно с дросселем 7 включен введенный диод 8. Первичная обмотка 2.1 трансреактора 2 обладает паразитной емкостью 9. Параллельно накопительному конденсатору 5 может быть подключен дополнительный диод 10, а на выходе источника может быть подсоединен конденсатор 11 и нагрузка 12. Устройство работает следующим образом. В момент to открывается транзистор 1. На интервале to—t1 происходит резонансный заряд конденсатора 4 через дроссель 7 и диод 8. На интервале to-t2 ток трансреактора 2 линейно нарастает. Напряжение на накопительном конденсаторе 5 (см. фиг. 2) вначале несколько падает (за счет тока заряда паразитной емкости 9), а затем, начиная с t1 возрастает за счет поступления в нее энергии дросселя 7. По мере нарастания тока трансреактора 2 в интервале между t1 и t2 конденсатор 5 разряжается вплоть до нуля. После чего ток нагрузки проходит через открывшийся диод 10. В момент т.2 транзистор 1 закрывается. Напряжение на его коллекторе U1 (фиг. 2) возрастает плавно благодаря шунтированию первичной обмотки трансреактора 2 демпфирующим конденсатором 4. За счет индуктивности рассеяния первичной обмотки трансреактора 2 на коллекторе транзистора 1 образуется всплеск напряжения (см. момент їз). Его амплитуда может быть соизмерима с напряжением питания и зависит от величины емкости демпфирующего конденсатора 4. Энергия всплеска, зарядившая конденсатор 4 затем (после момента t3) передается в конденсатор 5. При этом конденсатор 4 разряжается током по цепи: нижняя обкладка конденсатора 4, первичная обмотка 2.1 трансреактора 2, конденсатор 5, дроссель 7, диод 8, верхняя обкладка конденсатора 4. В момент t4 заканчивается передача энергии, запасенной в трансреакторе 2 в конденсатор 11 и напряжение на обмотках трансреактора 2 начинает уменьшаться вплоть до момента t5. При этом, если отсутствует диод 8, то в последовательной цепи, включающей в себя элементы 4,9, 2,5,7, возбуждаются ударные колебания ("звон"). Нижняя частота этих колебаний определяется индуктивностью обмотки 2.1 и емкостью конденсатора 4," а верхняя частота индуктивностью дросселя 7 и величиной паразитной емкости 9 (т.к. L2.1 >> L7 и С5 >> С4 >> С9). Из-за этих колебаний конденсатор 5 на интервале от t5 до t0 теряет заряд, что видно из фиг. 2. Установка диода 8 последовательно с дросселем 7 эквивалентна резкому увеличению декремента затухания в указанных контурах, т.к. при этом энергия ударных колебаний направляется на заряд конденсатора 5. В результате колебания на верхней частоте полностью исчезают (см. U1, фиг. 2), что обеспечивает снижение потерь. Из эпюры для U6 видно, что конденсатор 5 теперь не теряет свой заряд после момента t5, что приводит к увеличению КПД на 1-2% и равносильно снижению потерь на 5...10%. Влияние диода 8 на процессы прямого и обратного хода (интервал to-t4) хотя и менее существенно, однако, также благотворно. Так, без диода 8 на осциллограмме тока И были наложены затухающие высокочастотные колебаний (на интервале t1-t2), приводящие к потерям энергии. Таким образом, введение диода позволяет расширить область использования импульсного преобразователя за счет обеспечения его эффективной работы в режиме с прерывистым магнитным потоком.