способ передачи энергии через преобразователь напряжения и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ передачи энергии через преобразователь напряжения, содержащей соединенный с источником питания коммутатор, связанный через трансформатор с выпрямителем, к которому подключена нагрузка, заключающийся в том, что открывает одновременно коммутатор и выпрямитель и передают энергию источника питания в нагрузку, отличающийся тем, что дополнительно введенный и связывающий трансформатор с коммутатором корректор отключения коммутатора закрывает коммутатор, когда энергия, запасенная в трансформаторе, близка к максимальной, а дополнительно введенный и связывающий трансформатор с коммутатором корректор включения коммутатора открывает коммутатор, когда запасенная в трансформаторе энергия передана в нагрузку.

2. Однотактный преобразователь напряжения, содержащий соединенный с источником питания коммутатор, связанный через трансформатор с выпрямителем, к которому подключена нагрузка, отличающийся тем, что в преобразователь напряжения дополнительно введены корректор отключения коммутатора, связывающий трансформатор с коммутатором, и корректор включения коммутатора, связывающий трансформатор с коммутатором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники, в частности при передаче энергии через преобразователь напряжения, работающий в автоколебательном режиме, например через однотактный преобразователь напряжения.

Известны способы передачи энергии через однотактный преобразователь напряжения, заключающиеся или в непосредственной передаче электрической энергии от первичного источника в нагрузку в режиме, когда открывают одновременно коммутатор и выпрямитель преобразователя напряжения и передают энергию в нагрузку, а затем их одновременно закрывают и прекращают передачу энергии в нагрузку, или в предварительном накоплении энергии в индуктивности намагничивания трансформатора, забираемой от первичного источника, для чего открывают коммутатор и закрывают выпрямитель, а затем передаче накопленной в трансформаторе энергии в нагрузку, когда закрывают коммутатор и открывают выпрямитель [1,2].

Известны преобразователи напряжения, содержащие соединенный с источником питания коммутатор, связанный через трансформатор с выпрямителем, к которому подключена нагрузка [1,2].

Недостатком известных способов и устройств является пониженная энергия, передаваемая через преобразователь напряжения в нагрузку.

Известен способ передачи энергии через преобразователь напряжения, содержащий соединенный с источником питания коммутатор, связанный через трансформатор с выпрямителем, к которому подключена нагрузка, заключающийся в том, что открывают одновременно коммутатор и выпрямитель и передают энергию источника питания в нагрузку, а затем их одновременно закрывают и прекращают передачу энергии в нагрузку [2].

Известный однотактный преобразователь напряжения, выбранный в качестве прототипа заявляемого устройства, содержит соединенный с источником питания коммутатор, связанный через трансформатор с выпрямителем, к которому подключена нагрузка [2].

Недостатком известных способа и устройства является пониженная энергия, передаваемая от источника питания в нагрузку. Это объясняется тем, что недостаточно используется трансформатор преобразователя с точки зрения передачи энергии от источника в нагрузку.

Целью изобретения является повышение энергии, передаваемой от источника питания в нагрузку, путем передачи энергии как непосредственно от источника питания в нагрузку, так и передачи в нагрузку энергии, запасенной предварительно в индуктивности трансформатора.

Указанная цель достигается тем, что в способе передачи энергии через преобразователь напряжения, содержащий соединенный с с источником питания коммутатор, связанный через трансформатор с выпрямителем, к которому подключена нагрузка, заключающемся в том, что открывают одновременно коммутатор и выпрямитель и передают энергию источника питания в нагрузку, дополнительно введенный и связывающий трансформатор с коммутатором корректор отключения коммутатора закрывает коммутатор, когда энергия, запасенная в трансформаторе, близка к максимальной, а дополнительно введенный и связывающий трансформатор с коммутатором корректор включения коммутатора открывает коммутатор, когда запасенная в трансформаторе энергия передана в нагрузку.

Поставленная цель достигается также тем, что в однотактном преобразователе напряжения, содержащем соединенный с источником питания коммутатор, связанный через трансформатор с выпрямителем, к которому подключена нагрузка, дополнительно введены корректор отключения коммутатора, связывающий трансформатор с комммутатором, и корректор включения коммутатора, связывающий трансформатор с коммутатором.

Именно введение корректора включения коммутатора и корректора отключения коммутатора и их связи с трансформатором и коммутатором обеспечивают, согласно способу, включение и отключение коммутатора для осуществления передачи энергии в нагрузку как непосредственно от источника питания, так и передачу в нагрузку энергии, запасенной предварительно в трансформаторе. Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен способ передачи энергии через преобразователь напряжения и блок-схема для его осуществления - однотактного преобразователя напряжения, на фиг. 2 - пример выполнения однотактного преобразователя напряжения.

Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью устройства, представленного на фиг. 1.

Однотактный преобразователь напряжения содержит соединенный с источником питания 1 коммутатор 2, связанный через трансформатор 3 с выпрямителем 4, к которому подключена нагрузка 5.

Корректор включения коммутатора 6 связывает трансформатор 3 с коммутатором 2. Корректор отключения коммутатора 7 связывает трансформатор 3 с коммутатором 2.

Преобразователь напряжения работает следующим образом. При подаче напряжения от источника питания 1 на преобразователь напряжения включается коммутатор 2.

В цепи источник питания 1 - коммутатор 2 - трансформатор 3 появляется нарастающий ток. Одновременно нарастает напряжение на вторичной обмотке трансформатора 3 и через выпрямитель 4 энергия передается в нагрузку 5. При достижении на вторичной обмотке трансформатора 3 максимального значения напряжения корректор отключения коммутатора 7 подает сигнал на отключение коммутатора 2. Последний отключается и ток в цепи источника питания прерывается. Полярности напряжений на обмотках трансформатора 3 изменяются на противоположные исходным и в нагрузку поступает энергия, накопленная в трансформаторе 3 в течение предыдущего интервала времени, одновременно происходит и перемагничивание сердечника трансформатора к моменту окончания передачи в нагрузку 5 накопленной в трансформаторе 3 энергии, когда магнитное состояние сердечника трансформатора 3 еще противоположно исходному, корректор включения коммутатора 6 подает сигнал на включение коммутатора 2. Последний включается и процесс передачи энергии от источника 1 в нагрузку 5 повторяется.

Ниже приводится конкретный пример осуществления заявляемого способа.

Заявляемый способ осуществлен на однотактном преобразователе напряжения, схема которого приведена на фиг. 2.

Однотактный преобразователь напряжения содержит соединенный с источником питания 1 коммутатор 2, связанный через трансформатор 3 с двухполупериодным выпрямителем 4, к которому подключена нагрузка 5. Корректор включения коммутатора 6 связывает трансформатор 3 с коммутатором 2. Корректор отключения коммутатора 7 связывает трансформатор 3 с коммутатором 2.

Коммутатор 2 содержит транзистор 8, соединенный коллектором с резистором 9. Трансформатор 3 имеет первичную обмотку 10, соединенную с обмоткой обратной связи 11, и вторичную обмотку 12, к которой подключен выпрямитель 4.

Корректор включения коммутатора 6 состоит из резистора 13, подключенного к диоду 14. Корректор отключения коммутатора 7 состоит из последовательно подключенных резистора 15 и диода 16, а также диода 17, подсоединенного к резистору 15.

Источник питания 1 подключен к коммутатору 2 к месту соединения коллектора транзистора 8 с резистором 9. Коммутатор 2 эмиттером транзистора 8 подключен к месту соединения первичной обмотки 10 и обмотки обратной связи 11 трансформатора 3. Другой вывод обмотки обратной связи 11, последовательно включенной с конденсатором 18, через конденсатор 18 подключен к диоду 16 корректора отключения 7 и к диоду 14 корректора включения 6. Коммутатор 2 резистором 9 подключен к корректору включения 6 к месту соединения резистора 13 и диода 14, а также подключен базой транзистора 8 к корректору отключения 7 к месту соединения резистора 15 и диода 17, который связан с эмиттером транзистора 8 коммутатора 2.

Однотактный преобразователь напряжения работает следующим образом. При подаче напряжения от источника питания 1 на преобразователь по цепи источник питания 1 - резисторы 9, 13 - эмиттерный переход транзистора 8 - обмотка 10 трансформатора 3 возникает начальный ток. Этот ток недостаточен для открывания транзистора 8 и последний еще закрыт. От начального тока в обмотке 10 наводится напряжение на обмотке 11. Это напряжение дифференцируется конденсатором 18, подключенным последовательно с обмоткой обратной связи 11, трансформатора 3, и далее сигнал подается через корректор включения 6 (диод 14, резистор 13) на эмиттерный переход транзистора 8 коммутатора 2. Последний открывается и напряжение источника питания подается через коммутатор 2 на трансформатор 3 (обмотка 10). В обмотке 10 появляется нарастающий ток. Энергия с первичной обмотки 10 трансформируется во вторичную обмотку 12 трансформатора 3 и далее через выпрямитель 4 передается в нагрузку. При достижении на вторичной обмотке 12 максимального значения напряжения одновременно достигнет максимального значения напряжение на обмотке обратной связи 11. При снижении напряжения на обмотке 11 после достижения максимального значения изменяется знак производной напряжения и сигнал от трансформатора 9 (с обмотки 11 через конденсатор 18) подается на корректор отключения 7. Ток проходит через диод 16, резистор 15, диод 17, что обеспечивает запирание транзистора 8 коммутатора 2. Ток в цепи источника питания 1 прерывается, одновременно меняется полярность напряжения на обмотке 12 на противоположное исходному и в нагрузку 5 через выпрямитель 4 поступает энергия, накопленная в трансформаторе 3 в течение предыдущего интервала времени. Одновременно происходит и перемагничивание сердечника трансформатора 3. К моменту окончания передачи накопленной в трансформаторе 3 энергии в нагрузку ток через корректор отключения прекращается и появляется ток в цепи корректора включения 6 и через эмиттерный переход транзистора 8 коммутатора 2. Последний открывается и процесс повторяется вновь.

Использование заявляемых изобретений позволяет вдвое увеличить энергию, передаваемую от источника питания в нагрузку, по сравнению со способом и устройством аналогичного назначения (прототип).

Источники информации:

1. Малинин Р.М. Справочник по транзисторным схемам. -М., Энергия, 1968, с. 142-143.

2. Ромаш Э.М. и др. Высокочастотные транзисторные преобразователи.- М., Радио и связь, 1988, с. 134-135 (прототип).