Власники патенту RU 2368058:
Закрите акціонерне товариство "Мале багатопрофільне підприємство ІРБІС" (ЗАТ "ММП-ІРБІС") (RU)
Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використано в високочастотних перетворювачах джерел вторинного живлення. Технічний результат при використанні винаходу, розширення діапазону застосування і підвищення надійності досягається тим, що в демпфуючу схему для перетворювача постійної напруги в постійне, що містить підключені до вхідних висновків перетворювача, послідовно з'єднані первинну обмотку трансформатора і силовий ключ, керуючий вхід якого підключений до керуючого виходу блоку управління, до вторинної обмотці трансформатора зустрічно-послідовно підключені перший і другий діоди, до точки з'єднання до торих підключений перший висновок дроселя, другий висновок якого підключений до першого вихідного висновку перетворювача і до першого висновку першого конденсатора, другий висновок якого підключений до другого вихідного висновку і до точки з'єднання вторинної обмотки трансформатора і другого діода, а також третій діод і другий конденсатор, введені додаткова вторинна обмотка трансформатора, перший і другий резистори і ключ. 2 мул.
Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використано в високочастотних перетворювачах джерел вторинного живлення.
Недоліками демпфуючого пристрою є втрати, що виникають в високочастотних перетворювачах напруги, пов'язані із зворотним відновленням випрямних діодів. Енергія зворотного відновлення діодів, запасаючись в індуктивності розсіювання трансформатора і енергія перезарядження ємності демпфирующей ланцюга йдуть в тепло, що знижує ККД перетворювача, крім того, великий викид напруги на випрямних діодах знижує надійність перетворювача.
Через те, що демпфуючий конденсатор розряджається практично до нуля, на випрямному діоді виникає великий викид напруги, а в індуктивності розсіювання трансформатора накопичується додаткова енергія. Струм через індуктивність демпфирующей ланцюжка повинен досягти величини струму індуктивності розсіювання трансформатора до моменту, коли напруга на випрямному діод досягне величини рівної постійної напруги на конденсаторі демпфирующей ланцюжка, і в той же час призначення індуктивності - обмежити швидкість наростання напруги через конденсатор. Виходячи з цих суперечливих вимог, кожен раз необхідно точно підбирати величини індуктивності і ємності демпфуючих ланцюжків, що обмежує діапазон застосування (тільки в малопотужних перетворювачах), великий викид напруги на діодах знижує надійність пристрою.
Технічним результатом пропонованого технічного рішення є розширення діапазону застосування і підвищення надійності.
Технічний результат досягається тим, що в демпфуючу схему для перетворювача постійної напруги в постійне, що містить підключені до вхідних висновків перетворювача послідовно з'єднані первинну обмотку трансформатора і силовий ключ, керуючий вхід якого підключений до керуючого виходу блоку управління, до вторинної обмотці трансформатора зустрічно-послідовно підключені перший і другий діоди, до точки з'єднання яких підключений перший висновок дроселя, другий висновок якого підключений до першого вихідн ому висновку перетворювача постійної напруги в постійне і до першого висновку першого конденсатора, другий висновок якого підключений до другого вихідного висновку і до точки з'єднання вторинної обмотки трансформатора і другого діода, а також третій діод і другий конденсатор, введені перший і другий резистори, ключ і додаткова вторинна обмотка трансформатора, перший висновок якої підключений до точки з'єднання першого і другого діодів і до входу ключа, керуючий вхід якого підключений до другого висновку додаткової вторинної бмотке трансформатора, вихід ключа підключений до першого висновку першого резистора, другий висновок другого підключений через другий конденсатор до другого вихідного висновку перетворювача постійної напруги в постійне і через послідовно з'єднані другий резистор і зустрічно включений третій діод - до точки з'єднання першого і другого діодів.
Аналіз відомих технічних рішень з науково-технічної та патентної літератури дозволяє зробити висновок, що на даний час невідомо технічне рішення, що містить сукупність істотних ознак, що і в запропонованому рішенні.
На фіг.1 представлена демпфуюча схема для перетворювача постійної напруги в постійне (електрична схема), на фіг.2 - діаграми напруги на другому 6 діоді і на конденсаторі 12.
Демпфуюча схема для перетворювача постійної напруги в постійне містить підключені до вхідних висновків 11 -12 послідовний ланцюг з первинної обмотки 21 трансформатора 2 і силового ключа 3, керуючий вхід якого підключений до виходу блоку 4 управління. До вторинної обмотці 22 трансформатора 2 підключені зустрічно-послідовно перший 5 і другий 6 діоди, до точки з'єднання яких підключений перший висновок дроселя 7, вхід ключа 8, перший висновок додаткової вторинної 23 обмотки трансформатора 2, другий висновок якої підключений до керуючого входу ключа 8, вихід якого через послідовно з'єднані перший 9 резистор, другий 11 резистор і зустрічно включений третій 10 діод підключений до точки з'єднання першого 5 і другого 6 діодів, другий висновок дроселя 7 підключений до першого 141 вихідному висновку перетворювача і до першого висновку першого 13 конденсатора, до другого висновку якого підключені точка з'єднання другого 6 діода і вторинної 22 обмотки трансформатора 2 і через другий 12 конденсатор - точка з'єднання першого 9 і другого 11 резисторів.
Силовий 3 ключ і ключ 8 можуть бути виконані на польових транзисторах, блок 4 управління може бути виконаний на широтно-імпульсному модуляторі.
Демпфуюча схема для перетворювача постійної напруги в постійне (фіг.1) працює в такий спосіб.
До моменту включення силового ключа 3 конденсатор 12 заряджений до напруги Uп (фіг.2), рівного
де Uпит - напруга на вхідних висновках 11 12 перетворювача,
w22 - число витків вторинної 22 обмотки трансформатора 2,
w21 - число витків первинної 21 обмотки трансформатора 2.
При подачі напруги від джерела живлення блок 4 управління починає виробляти імпульси, які надходять на керуючий вхід силового 3 ключа, ключ 3 відкривається, напруга на обмотці 22 стає позитивним, другий 6 діод закривається, і струм дроселя 7 протікає через перший 5 діод. Надіоді 6 відбувається розсмоктування заряду неосновних носіїв. Весь цей час обмотка 22 фактично замкнута діодами 5 і 6, і швидкість наростання струму в ній визначається вхідною напругою перетворювача і індуктивністю розсіювання трансформатора 2. Після закінчення процесу зворотного відновлення діода 6 величина струму в обмотці 22 значно перевершує величину струму дроселя 7. Ключ 8 і третій 10 діод замкнені під час зворотного відновлення другого 6 діода. Ємність конденсатора 12 через третій 10 діод підключається паралельно паразитної ємності діода 6 відразу після того, як напруга на діоді 6 досягне рівня Uп, після чого з невеликою затримкою включається ключ 8. Енергія, накопичена в індуктивності розсіювання трансформатора 2, передається в конденсатор 12 і потім через включений ключ 8, перший 9 резистор і дросель 7 - в навантаження. Відразу після замикання силового ключа 3 закінчується імпульс позитивної полярності на обмотках 22 -23 трансформатора 2, третій 10 діод і ключ 8 замикаються, конденсатор 12 залишається зарядженим до рівня Uп до наступного керуючого імпульсу ключа 3.
Таким чином, конденсатор 12 не підключений під час накопичення енергії в індуктивності розсіювання трансформатора, його використання не створює додаткових втрат. Отже, ємність конденсатора 12 можна вибрати досить великий, щоб викид напруги на діоді 6 був мізерно малий. Ключ 8 включається (з невеликою затримкою) після того, як напруга на діоді 6 зрівняється з напругою на конденсаторі 12 (при нульовому падінні напруги, тобто без додаткових втрат).
Переваги запропонованого технічного рішення полягають в наступному:
- ємність демпфирующей ланцюга не вносить додаткових втрат, тому може бути обрана досить великий, щоб мінімізувати викид напруги на випрямному діод, що підвищує надійність перетворювача і розширює діапазон його застосування, тобто дане технічне рішення може застосовуватися в потужних перетворювачів, - енергія зворотного відновлення випрямного діода разом з енергією перезарядження паразитних ємностей обмоток трансформаторів, діодів, накопичена за першу частину періоду вільних коливань LC-контура, утвореного індуктивністю розсіювання трансформатора 2 і конденсатора 12, протягом другої частини періоду повністю передається в конденсатор 12, а потім через резистор 9, ключ 8, дросель 7 - в конденсатор 13 і в навантаження. Таким чином, енергія, яка у відомих технічних рішеннях переводилася в тепло, в даному технічному рішенні передається в навантаження, що підвищує ККД перетворювача;
- зменшення викиду зворотної напруги під час відновлення випрямних діодів підвищує надійність пристрою і дозволяє застосовувати діоди з меншим прямим падінням напруги і з меншими втратами відновлення.
Демпфуюча схема для перетворювача постійної напруги в постійне, що містить підключені до вхідних висновків перетворювача послідовно з'єднані первинну обмотку трансформатора і силовий ключ, керуючий вхід якого підключений до керуючого виходу блоку управління, до вторинної обмотці трансформатора зустрічно-послідовно підключені перший і другий діоди, до точки з'єднання яких підключений перший висновок дроселя, другий висновок якого підключений до першого вихідного висновку перетворювача постійного напр вання в постійне і до першого висновку першого конденсатора, другий висновок якого підключений до другого вихідного висновку і до точки з'єднання вторинної обмотки трансформатора і другого діода, а також третій діод і другий конденсатор, що відрізняється тим, що введені додаткова вторинна обмотка трансформатора, перший і другий резистори і ключ, причому перший висновок додаткової вторинної обмотки трансформатора підключений до точки з'єднання першого і другого діодів і до входу ключа, керуючий вхід якого підключений до другого висновку д Щоб отримати додаткову вторинної обмотки трансформатора, вихід ключа підключений до першого висновку першого резистора, другий висновок другого підключений через другий конденсатор до другого вихідного висновку перетворювача постійної напруги в постійне і через послідовно з'єднані другий резистор і, зустрічно включений, третій діод до точки з'єднання першого і другого діодів .