Преобразователь постоянного напряжения

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подкл1оченным через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, и второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным к входной цепи второго выпрямителя. выход которого включен между вход-. ными выводами преобразователя и входом LC-фильтра, выход которого образует цепь питания указанных инверторов, отличающийс я тем, что, с целью повыаения качества выходного напряжения путем снижения его пульсаций, управляющие входы указанных инверторов подключены к выходам введенного фазоимпульсного модулятора, а каждый из трансформаторов инверторов снабжен дополнительной обмоткой, причем дополнительная обмотка трансформатора второго инвертора подключе на через третий 1.зеденный выпрямитель к выходным выводам преобразоSf вателя, а дополнительная обмотка трансформатора первого инвертора подключена после;,овательно с трансформаторным выходом второго инвертора к входу второго выпрямителя. со 00 СП со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (И), 3(5)) Н 02 М 3 335

I ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3525200/24-07 (22) 23.12.82 (46) 15.02.84. Бюл. )) б. (72) Ю.И. Драбович, Н.С. Комаров, И.О. Костин и Н.Б. Марченко .(53) 621.314.58(088.8j (56} 1. Моин В.С., Лаптев Н.Н.

Стабилизированные транзисторные преобразователи. "Энергия", 1972, с. 206, рис. 7-4, а.

2. Там же, с. 206, рис. 7-4, г.

3. "Электричество", 1968, Р 9, схема 9 12. (54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, и второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным к входной цепи второго выпрямителя, выход которого включен между вход-,, ными выводами преобразователя и входом LC -фильтра," выход которого образует цепь питания укаэанных инвертаров, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем снижения его пульсацкй, управляющие входы укаэанных инверторов подключены к выходам введенного фазоимпульсного модулятора, а каждый из трансформаторов инверторов снабжен дополнительной обмоткой, причем дополнительная обмотка трансформатора второго инвертора подключена через третий зеденный выпрямитель к выходным выводам преобразователя, а дополнительная обмотка трансформатора первого инвертора подключена послехзвательно с трансформаторным выходом второго инвертора к входу второго выпрямителя.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что указанные инверторы по цепи питания включены параллельно.

1073859

3. Преобразователь по п. 1, . о т л и ч а ю шийся тем, что указанные инверторы включены по цепи питания последовательно. к входной цепи второго выпрямителя, выход которого включен между входными выводами. преобразователя и входом

LC-фильтра. Оба инвертора по цепи

5 питания параллельно подключены к конденсатору LC-фильтра. Инверторы данного преобразователя могут быть выполнены по мостовой, полумостовой, нулевой схемам. Регулирор вание выходного напряжения осуществляется за счет переключения транзисторов второго инвертора импульсным напряжением, модулированным по ширине. Напряжение, снимаемое с вторичной обмотки этого инвертора выпрямляется и сумиируется с входным напряжением. Благодаря этому на входе LC -фильтра образуется частично моДулированное по глубине напряжение, что наряду с наличием во входной .цепи дросселя позволяет получить непрерывный характер потребляемого от первичного источника тока. 3а счет частичной молуляции напряжения на входе фильтра аналогичный уровень пульсаций входного тока достигается при значительно меньших габаритах LC -фильтра.

Первый инвертор переключается напряжением типа меандр, что позволяет р получить более низкий уровень пульсаций на его выходе по. сравнению с известным преобразователем, поскольку. выходной конденсатор в этом случае должен сгладить лишь пульса-. цию, определяемую конечной скоростью переключения транзисторов инвертора t3 3.

Изобретение относится к электротеХНике, в частности к области регулирования и преобразования электрической энергии, и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, например, при создании вторичных источников электропитания с бестрансформаторным входом.

Известен двухтактный инвер- тор с трансформаторным выходом, йодключенньм через выпрямитель и

L С -фильтр к нагрузке. Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется за счет того, что транзисторы .инвертора управляются модулированными по ширине импульсами Ã1 .

К недостаткам данного регулятора следует отнести очень высокий уровень пульсаций потребляемого от первичного источника тока, который носит импульсный, прерывистый характер. Это требует применения сложных мер по защите питающей сети и других пртребителей от помех, а также ухудает использование первичного 2 источника по мощности. Наличие дросселя в выходной цепи позволяет. получить непрерывный характер тока во вторичной цепи, однако полная модуляция выходного напряжения 3 по амплитуде затрудняет сглаживание выходных пульсаций.

Известен также преобразователь, содержащий дроссель на входе инвертора, за счет чего улучшается фор- 35 ма тока, потребляемого от первичной сети {может иметь малые пульсации ) Е2Д.

Однако при этом резко возрастают пульсации на выходе, так как ток . 4p во вторичной обмотке имеет импульсный, прерывистый характер, а напряжение на нагрузке на этапах накопления энергии, входным дросселем поддерживается только за счет энер- 45 гии, накопленной конденсатором.

Йаиболее близким к предложенному по технической сущности является преобраэователь, содержащий первый двухтактный инвертор с трансформа-торным выходом, который подключен через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, а также второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным

К недостаткам преобразователя следует отнести повыаенный уровень пульсаций на выходе. Кроме того, применение данного регулятора при повышенных напряжениях питания(при построении йсточников питания с бестрансформаторным входом), затруднительно, поскольку последовательное включение инверторов по цепи питания для снижения рабочих напряжений на транзисторах приводит к разрыву цепи тока через первый инвертор в моменты, когда все транзисторы второго инвертора находятся в запертом состоянии, и нарушению нормального режима функциониро1вания.

1073859

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем занижения уровня его пульсаций.

Цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения, содержащем первый двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, и второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным к входной цепи второго выпрямителя, выход которого включен между входными выводами преобразователя и входом LC -Фильтра, выход которого образует цепь питания указанных инверторов, введен фазоимпульсный модулятор, к выходу которого подключены управляющие входы указанных инверторов, а каждый иэ трансформаторов инверторов снабжен дополнительной обмоткой, причем дополнительная обмотка трансформатора второго инвертора подключена через третий введенный выпрямитель к выходным выводам преобразователя, а дополнительная обмотка трансформатора первого инвертора подключена последовательно с .трансформаторным выходом второго инвертора к входу второго выпрямителя..

По цепи питания указанные инверторы могут быть включены как параллельно, так и последовательно.

На фиг. 1 показана принципиальная схема преобразователя> на фиг. 2— диаграмма напряжений.

Преобразователь (фиг. 1) содержит первый двухтактный инвертор полумостового типа на транзисторах 1, .2, трансформаторе 3.1 с вторичной обмоткой 3.2 и дополнительной 3.3 и конденсаторах 4 и 5 и второй такой же инвертор на транзисторах 6, 7, трансформаторе 8.1 с вторичной обмоткой 8.2 и дополнительной 8 ° 3 и конденсаторах 9, 10. Управляющие входы инверторов подключены к выходам фазоимпульсного модулятора 11.

Вторичная обмотка трансформатора 3.2 через первый выпрямитель 12 подключена к нагрузке 13, а дополнительная обмотка этого трансформатора

3.3 через вторичную обмотку 8.2 трансформатора второго инвертора подключена к диагонали переменного тока второго выпрямителя 14, диагональ постоянного тока которого последовательно с входным источником

15 подключена к входу фильтра, состоящего из дросселя 16 и конденсаторов 4, 5, 9, 10.

По цепи, питания инверторы подключены последовательно к выходу . -фильтра. Дополнительная обмотка

8.3 трансформатора второго инвертора через третий выпрямитель 17 подключена к нагрузке 13. В необходимых случаях к нагрузке может быть подключен конденсатор 18.

Устройство работает следующим образом. каждый из инверторов переключает5 ся прямоугольными напряжениями аоступающими с выходов фаэоимпульсно- го модулятора. Напряжения управления первого и второго инверторов совпадают по частоте, но сдвинуты фа10 эоимпульсным модулятором на некото" рый угол Y °

При этом на обмотках трансформаторов 3.1, 8.1 образуются напряжения, показанные на фиг. 2 а, б.

Если трансформаторы 3.1, 8.1 идентичны, то на входе выпрямитеця 14 образуется напРяжение, показанное на фиг. 2, В, а на вход LC -фильтра при этом поступает частично модулированное напряжение .Оф, показанное на фиг. 2 а, которое сглаживается

Lc-фильтром и подается в цепь пита- . ния инверторов.

Напряжения прямоугольной формы на обмотках трансформаторах 3.2 и 8.3 выпрямляяются выпрямителями .

12 и 17 и подаются на нагрузку 13.

Поскольку эти напряжения сдвинуты на некоторый угол V,,напряжение на нагрузке в момент переключения, ЗО например, первого инвертора .поддерживается практически неизменным (см. Фиг. 2d) за счет напряжения, снимаемого с выпрямителя 17 и наоборот. Это позволяет существенно

35 снизить напряжения пульсации на нагрузке по отношению к прототипу либо величину фильтрующего конденсатора 18, а во многих случаях даже отказаться от него. Пульсации тока

40 .на @ходе предлагаемого регулятора

:при прочих равных условиях не пре вышают величины пульсаций входного тока в прототипе, поскольку режим работы входной. цепи может быть

45 получен аналогичным. Регулирование выходного напряжения осуществляется путем изменения угла сдвига Ю меж- . ду управляющими напряжениями двух инверторов при помощи фаэоимпульсного модулятора. При.этом изменяется среднее значение напряжения иа входе фильтра - U и напряжение пи" тания инверторов, а следовательно, и на нагрузке. Поскольку оба инвертора переключаются напряжениями типа меандр, оказывается воэможным их последовательное включение но цепи питания.

Если. трансформаторы 3.1 и 8.1 идентичны, то выравнивание токов

60 через обмотки трансформаторов 3.2 и 8.3 при последовательном соединении инверторов происходит автоматически, поскольку через первичные обмотки трансформаторов 3.1 и 8.1.

65 протекает один и тот же ток. Вслед1073859.ВНИИПИ Заказ 375/52 . Тираж 667 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 ствие этого выходные мощности инверторов и напряжения на них также автоматически выравниваются, что позволяет снизить напряжение на транзисторах вдвое по сравнению с прототипом и тем самым повысить надемность °

В данном преобразователе возможно и параллельное включение инверторов по цепи питания. Если при этом выходные выпрямители 12 и 17 10 включены последовательно, то также обеспечивается выравнивание токов через обмотки 3.2 и 8.3 и-указанные выпрямители при несколько большей пульсации напряжения на выходе 15 (см. фиг. 29 ) . При параллельном включении инверторов по цепи питания и параллельном включении выходных выпрямителей выравнивание токов через выпрямители 12 и 17 существен- 2О но зависит от разброса параметров элементов инвертора. Тип инверторов не имеет принципиального значения.

Это может быть любой двухтактный инвертор мостового, полумостового или нулевого типа, выбор которого зависит от конкретных требований.

Общая установленная мощность трансформаторов в предлагаемом преобразователе при тех же пределах регулирования не превышает установленной мощности трансформаторов в прототипе и больше мощности нагрузки на величину мощностей обмоток 8.2 и 3.3. Предлагаемое устройство в отличие от прототипа содержит одинаковые трансформаторы, что позволяет сократить номенклатуру используемых элементов. Наличие двух выходных выпрямителей позволяет вдвое по сравнению с прототипом уменьшить токовую нагрузку диодов при параллельном соединении выпрямителей, что необходимо при больших токах нагрузки,т,е. в тех случаях, когда подавление выходных пульсаций встречает наибольшие трудности.