Перетворювач постійної напруги

Преобразователь постоянного напряже ния, содержащий блок управления и две си ловые цепи, каждая из которых включает, по меньшей мере, один транзисторный ключ, трансформатор, первичная обмотка которо го включена последовательно с транзисторным ключом, а вторичные обмотки, каждая через соответствующий выпрямительным ДИОД. ПОДКЛЮЧеНЫ К ОДНОМУ ИЗ ВЫХОДНЫл выводов преобразователя, между которыми включен конденсаторный фильтр, а выходные выводы блока управления подключены к управляющим входам транзисторных ключей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что введены два диода и два двухобмоточных дросселя, первая обмотка каждого из которых включена последовательно с каждым транзисторным ключом и первичной обмоткой трансформатора, при этом вторая обмотка указанных дросселей подключена через соответствующий введенный диод параллельно первичной обмотке трансформатора противоположного транзисторного ключа, причем обмотки трансформатора выполнены на одном магнитопроводе С > 00 00 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры. Известен преобразователь постоянного напряжения [1 ], содержащий две силовые цели, каждая из которых включает в себя транзисторный ключ, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямительный диод подключена к LCO-фильтру, и общий насыщающийся трансформатор Недостатком такого преобразователя является сравнительно невысокий КПД и низкие мэссогабаритные показатели Связано это с тем, что транс форматоры силовых цепей работают в режиме одностороннего намагничивания сердечника на относительно небольшом участке кривой намагничивания, причем энергия, накапливаемая в магнитном поле трансформатора, возвращается в момент закрывания ключа во входную цепь преобразователя Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения [2]. Преоб разователь содержит две силовые цепи, каждая из которых включает в себя транзисторный ключ, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора, ключи двухсторонней проводимости конденсатор, LCD-фильтр и блок управления О 9818 Недостатками этого устройства являются относительно высокий уровень пульсаци й вых од но го т ок а и н апря ж ен ия , получаемый при сглаживании пульсаций линейно изменяющегося тока дросселя фильтра, а также невысокие массогабаритные показатели из-за,необходимости использования дополнительного конденсатора и ключей двухсторонней проводимости для обеспечения двухполярнаого изменения индукции в сердечниках трансформаторов и необходимости использования большого по величине конденсатора LCD-фильтра для сглаживания пульсаций тока дросселя Задачей изобретения является создание такого преобразователя постоянного напряжения, в котором путем обеспечения взаимной компенсации пульсаций линейно нарастающего тока трансформатора и линейно спадающего тока дросселя достигается уменьшение пульсаций выходного тока и напряжения, повышение КПД «улучшение массогабаритных показателей преобразователя Поставленная задача решается таким образом, что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий блок управления и две силовые цепи, каждая из которых включает по меньшей мере один транзисторный ключ, трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с транзисторным ключом, а вторичные обмотки, каждая через соответствующий выпрямительный диод, подключены к одному из выходных выводов преобразователя, между которыми включен конденсаторный фильтр, а выходные выводы блока управления подключены к управляющим входам транзисторных ключей, согласно изобретению, введены два диода и два двухобмоточных дросселя, первая обмотка каждого из которых включена последовательно с каждым транзисторным ключом и первичной обмоткой трансформатора, при этом вторая обмотка указанных дросселей подключена через соответствующий введенный диод параллельно первичной обмотке трансформатора противоположного транзисторного ключа, причем обмотки трансформатора выполнены на одном магнитопроводе. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 нии пульсаций тока, Кроме того, это устройство имеет более высокие массогабаритные показатели, поскольку для сглаживания пульсаций используется меньший по величине фильтрующий конденсатор. На фиг 1 представлена электрическая схема предлагаемого преобразователя постоянного напряжения; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Преобразователь постоянного напряжения (см. фиг.1) содержит первую силовую цепь, включающую в себя транзисторные ключи 1 и 2 (число последовательно соединенных транзисторных ключей выбирается таким, которое обеспечивает оптимальный по напряжению режим работы каждого ключа), последовательно с которыми включены первичная обмотка 3 трансформатора 4 и первичная обмотка 5 дросселя б, и вторую силовую цепь, включающую транзисторные ключи 7 и 8, последовательно с которыми включены другая первичная обмотка 9 трансформатора 4 и первичная обмотка 10 дросселя 11. Вторичные обмотки 12 и 13 трансформатора 4 через диоды 14 и 1J соответственно подключены к выходным выводам 16 и 17, между которыми включен фильтрующий конденсатор 18, Выходные выводы блока 19 управления соединены с управляющими электродами транзисторных ключей 1 , 2 , 7 и 8. Вторичная обмотка 20 дросселя 6 через диод 21 подключена к обмотке 9 трансформатора 4, а вторичная обмотка 22 дросселя 11 через диод 23 подключена к обмотке 3 трансформатора 4. Позицией 24 на фиг 1 обозначена нагрузка преобразователя. Преобразователь работает следующим образом. Блок 19 управления, на который по цепи обратной связи могут поступать сигналы датчиков токов и напряжений, вырабатывает импульсы управления транзисторными ключами 1. 2, 7 и 8. Необходимо отметить, что наибольший положительный эффект при работе устройства достигается в случае, когда выполняются следующие условия W2Q W5 W22 = W9 W10 W3 ' По сравнению с прототипом предлагае(1) мое устройство отличается более низким ailfX 2U уровнем пульсаций выходного тока и напряUnx жения за счет взаимной компенсации пульW3 Wg с а ц и й л и не й н о н а ра с т аю щ е го т о ка 55 трансформатора и линейно спадающего тогде W20 и Ws - чис ла витков обмог ок 20 и 5 ка дросселя, а также повышенным КПД издросселя 6. за сн иж ен ия пот ерь мощ н ос ти в W22 и W J O ' числ а ви тков обмот ок 2 2 и фильтрующем конденсаторе при уменьше10 дросселя 11: 9818 Wg, W3. W12 и Wn - числа витков обмоток 9, 3, 12 и 13 трансформатора 4; Unux и UBX - величины выходного и вход ного (питающего) напряжения преобразова теля. 5 При выполнении условий (1) очередные импульсы управления Ui,2 и U7.8 (см. фиг.2) в моменти переводят транзисторные ключи 1 и 2 в открытое состояние, а ключи 7 и 8 - в закрытое состояние, в результате чего к це- 10 пи "обмотка 3 трансформатора 4 - обмотка 5 дросселя 6" прикладывается напряжение иох, которое делится между указанными обмотками поровну. Начиная с момента ti в цепи обмотки 5 15 дросселя 6 протекает линейно нарастающий ток is, а в цепи обмотки 22 дросселя 11 - линейно спадающий ток І22. Поскольку оба этих тока текут через обмотку 3 трансформа тора 4 в одном направлении, причем при 20 выполнении условий (1) скорость нараста ния тока is равна скорости спада тока І22. то в течение времени t]-t2 через обмотку 3 протекает постоянный по величине ток із, рав-. ный сумме токов І22 и І5. Одновременно с 25 этим, в обмотке 12 трансформатора 4 протекает постоянный по величине трансформируемый ток і 12, который черед диод 14 течет в нагрузку 24. В моментt2 импульсы управления Ui,2 и 30 U7.8 блока 19 переводят транзисторные ключи 1,2 в закрытое состояние, а транзисторные ключи 7,8 - в открытое состояние. При этом полярность напряжений на обмотках трансформатора 4 изменяется и в течение 35 времени t2-t3 в схеме устройства протекают процессы, аналогичные тем, которые имели место в течение времени ti-t2. с той разницей, что линейно нарастающий док течет в цепи обмотки 10 дросселя 11 (ток Ио); линей- 40 но спадающий ток - в цепи обмотки 20 дросселя 5 (ток І2о), а постоянный по величинеток - в цепях обмоток 9 и 13 трансформатора 4 (токи ig и из). При этом ток течет в нагрузку 24 через диод 15. 45 В момент t3 транзисторные ключи 1,2 снова открываются, а транзисторные ключи 7,8 - закрываются и процесс повторяется, обеспечивая протекание постоянного тока в цепи нагрузки 24. 50 Рассмотренным выше режим работы преобразователя, как отмечалось выше, возможен лишь при выполнении условий (1), поскольку в этом случае справедливо также соотношение; 55 (2) где tn и tc - времена нарастания и спада тока в дросселях 6 и 11, В случаях, когда условия (1) не выполняются, справедливо другое соотношение, получаемое из условия равенства накапливаемой и отдаваемой за один период в нагрузку 24 энергий дросселями 6 и 11 tc=t H+tn, (3). где т.л - время паузы, соответствующее закрытому состоянию всех транзисторных ключей. На фиг.2 такой режим показан, начиная с момента времени Хл. Рассмотрим процессы, имеющие место в преобразователе при выполнении условия (3). В течение времени ts-te транзисторные ключи 1 и 2 открыты и через обмотку 5 дросселя 6 протекает линейно нарастающий ток І5, а через обмотку 22 дросселя 11 - линейно спадающий ток І22 Ток із. протекающий через обмотку 3 трансформатора 4 и равный Сумме ТОКОВ І5 И І22, ГфИ ЭТОМ НЄМНОГО УВЄ" личивается, поскольку скорость нарастания тока І5 больше скорости спадания тока І22 и, следовательно, полной взаимной компенсации изменений этих токов не происходит. Соответствующим образом, изменяется трансформируемый ток Иг, протекающий в цепи обмотки 12 трансформатора 4, и ток В момент t6 транзисторные ключи 1 и 2 закрываются и до момента t7 закрыты все ключи. В этом время через обмотку 3 трансформатора 4 течет ток обмотки 22 дросселя 11 (ток І22), а через обмотку 9 т рансформатора 4 - ток обмотки 20 дросселя 5 (ток іго). Поскольку указанные токи текут во встреч ном направлении (ток І22 - от начала к концу обмотки, а ток іго - от конца к началу обмот ки), причем ток І20 больше по величине, чем ток І22- то полярность напряжений на обмот ках трансформатора 4 определяется на правлением протекания тока І20, а в обмотке 12 трансформатора 4 трансформируется ток ИЗ, равный разности токов 120 и І22 (см. пун ктирная линия на фиг 2) В связи с этим на кривой тока нагрузки (і2