Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗИРОВАНИЙ ПРЕОБРАЗОБАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержаир й дроссель, включенный во . входную цепь преобразователя, и трансформатор , средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному выводу стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, выводы первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, а концы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразователя, блок управления, первым выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторым выходом к управляющим входам тиристоров, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходньми выводами стаби . лизированного преобразователя, вторым входом - с источником эталонного напряжения, а выходом - с входом блока управления, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов стабилизированного преобразователя, онснабжен транзисторным регулятором, состоящим из указанного дросселя, введенного регулирующего транзистора и введенного шунтирующего диода и подключенным силовыми вьш одами между указанной точкой соединения транзисторных ключей и вторым входным выводом стабилизированного преобразователя, а управляющим входом-к введенному третьему выходу указанного блока управления, в который введен широтно л импульсный модулятор, подключенный выходом к третьему входу, а входом к входу блока управления, двумя пороговыми элементами, входами соединенными с входом блока управления, задающим генератором, вьЬсодом соединенным с первыю входами введенных ;злементов И, с первым входом введен ногр распределителя импульсов и с первым входом блока управления, триггером, подключенным входами к выходам пороговых элементов, а выхода ми - к вторым входам элементов И, подключенных выходами к входам введенного элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму входу распределителя импульсов, выход которого соединен с указанньм вторым выходом блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

IIWNCt

РЕСПУБЛИК

g g С 05 F 1/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCNOMV СВИДКтвЪСтВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3426669/24-07 (22) 22.04 ° 82 (46) 07.08.84. Бюл. У 29 (72) М.П.Балашов, Д.М.Хорев, В.А.Корнилов, В.В.Стрельников, Л.Г.Ушкань, С.Б.Резников и С.В.Смирнов ,(53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Ромаш Э.М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. М., "Энергия", 1975, с. 141, рис. 4-1.

2. Моин В.С. и Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., "Энергия", 1972, с. 233, рис. 7-10. (54)(57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий дроссель, включенный во входную цепь преобразователя, и трансформатор, средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному выводу стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, выводы первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, а концы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразователя, блок управления, первым выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторым выходом— к управляющим входам тиристоров, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходными выводами стаби.лизированного преобразователя, вто,SU„„1107114 A рым входом — с источником эталонного

1 напряжения, а выходом — с входом блока управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов стабилизированного преобразователя, он. снабжен транзисторным регулятором, состоящим из указанного дросселя, введенного регулирующего транзистора и введенного шунтирующего диода и подключенным силовыми выводами между указанной точкой соединения транзисторных ключей и вторым входным выводом стабилизированного преобразователя, а управляющим входом-к введенному третьему выходу указанного блока g управления, в который введен широтноимпульсный модулятор, подключенный выходом к третьему входу, а входом— к входу блока управления, двумя пороговыми элементами, входами соеди" ненными с входом блока управления, задающим генератором, выходом соединенным с первыми входами введенных элементов И, с первым входом введенногр распределителя импульсов и с е первым входом блока управления, . триггером, подключенным входами к выходам пороговых элементов, а выхода- р ми - к вторым входам элементов И, подключенных выходами к входам введенного элемента ИПИ, подключенного выходом ко второму входу распределителя импульсов, выход которого соединен с указанным вторым выходом блока управления.

1107114

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для стабилизации напряжения постоянного тока, и может бь!ть использовано в автономных системах электроснабжения подвижных объектов.

Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий нерегулируемый преобразователь постоянного напряжения под- 10 ключенный к входным зажимам через импульсный транзисторный регулятор(11, Недостатками данного стабилизированного преобразователя являются большие масса и габариты, обусловленные однозонным характером регулирования и тем, что вся выходная мощность преобразовывается импульс-. ным транзисторным регулятором.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий дроссель, включенный во входную цепь преобразователя, и трансформатор, средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному выводу стабилизированного преобразователя, выводы первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, а концы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразователя, блок управления, первым выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторым выходом " к управляющим входам тиристоров, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходными выво40 дами стабилизированного преобразователя, вторым входом — с источником эталонного напряжения, а выходом — с входом блока управления,)2 3.

Недостатками известного стабилизированного преобразователя являются

45 большие масса и габариты, что обусловлено низкой частотой коммутации силовых элементов преобразователя и, как следствие, большой массой эле- ментов фильтра. Низкая частота коммутации обусловлена применением тиристоров, частотные свойства которых на порядок хуже частотных свойств транзисторов.

Цель достигается тем, что стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий дроссель, включенный во входную цепь преобразователя, и трансформатор, средние точки первичной и вторичных обмоток которого поцключены к первому входному выводу стабилизированного преобраэователя постоянного напряжения, выводы первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, а концы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразователя, блок управления, первым выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторым выходом — к управляющим входам тириеторов, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходными выводами стабилизированного преобразователя, вторым входом — с источником эталонного напряжения, а выходом — с входом блока управления, снабжен транзисторным регулятором, состоящим из указанного дросселя, введенного регулирующего транзистора и введенного шунтирующего диода и подключенным силовыми выводами между указанной точкой соединения транзисторных ключей и вторым входным выводом стабилизированного преобразователя, а управляющим входом — к введенному третьему выходу указанного блока управления, в который введен широтно-импульсный модулятор., подключенный выходом к третьему входу, а входом — к входу блока управления, двумя пороговыми элементами, входами соеДиненными с входом блока управления, задающим генератором, выходом соединенным с первыми входами введенных элементов

И, с первым входом введенного распределителя импульсов и с первым входом блока управления, триггером, подключенным входами к выходам пороговых элементов, а выходами — к вторым входам элементов И, подключенных выходами к входам введенного элемента

ИЛИ, подключенного выходом к второму . входу распределителя импульсов, выход которого соединен с указанным вторым выходом блока управления.

Введение транзисторного регулятора, Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов стабилизированного преобразователя. включенного между точкой соединения транзисторных ключей и плюсовой клеммой источника питания в общей сово" .купности с известными признаками поз1107114 волило исключить изменение длительности открытого состояния тиристоров при регулировании выходного напряжения устройства и тем самым уменьшить массу фильтра при заданных пульсациях, кроме того уменьшение массы достигается тем, что регулируется не вся передаваемая мощность, а лишь только ее вольтодобовочная часть.

На чертеже показана принципиальная схема стабилизированного преобразователя.

Стабилизированный преобразователь содержит трансформатор 1, средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному выводу 2, соединенному с источником 3 питания, а концы первичной обмотки через транзисторные ключи 4 и 5, зашунтированные обратными диодами 6,7, соединены между собой, тиристоры 8 и 9, катодами подключен-. ные к концам вторичной обмотки трансформатора, а анодами соединенные между собой и через нагрузку 10, зашунтированную выходным конденсатором 11, i 2, транзисторный регулятор напряжения, включенный между плюсовой клеммой источника питания и точкой соединения транзисторных ключей, содержащий последовательно соединенные регулирующий транзистор !3, дроссель

14 и конденсатор 15 фильтра, зашунтированный диодом 16, источник 17 эталонного напряжения, подключенный к одному из входов схемы 18 сравнения второй вход которой подключен к точке соединения анодов тиристоров, а выход — к входу системы 19 управления.

Система управления содержит широтно-импульсный модулятор 20, два пороговых элемента 21 и 22, входы которых подключены к выходу схемы 18 сравнения, задающий генератор 23, выход которого через формирователи 24 и 25 импульсов подключен к первым входам элементов И 26 и 27, выходы которых подключены к входам элемента

ИЛИ 28, и триггер 29, входы которого подключены к выходам пороговых элементов 21 и 22, а выходы — к входам элементов И 26 и 27, выход элемента ИЛИ 28 подключен к управляющим входам тиристоров 8 и 9 через распределитель 30 импульсов, выход задающего генератора 23 подключен к входам транзисторных ключей 4 и 5 и к первому входу распределителя 30 им5

I0

ЗО

45.

55 пульсов, а выход широтно-импульсного модулятора к базе транзистора 13.

Стабилизированный преобразователь работает следующчм образом.

Напряжение питания через транзисторный регулятор напряжения, содержащий регулирующий транзистор 13,дроссель 14 и фильтровый конденсатор 15, зашунтированный диодом 16, и силовые цепи транзисторов 4 и 5 подается на вход трансформатора 1. Транзисторы 4 и 5 уйравляются от задающего генератора

23 системы управления и переключаются через полпериода его частоты. В результате на выходе трансформатора образуется высокочастотное прямоугольное знакопеременное напряжение с амплитудой, пропорциональной изменению напряжения питания. Тиристоры

8 и 9 управляются с той же частотой задаваемой генератором 23, что и транзисторы 4 и 5, и переключаются также через полпериода.

При понижении напряжения питания широтно-импульсный модулятор 20, изменяя время включенного состояния регулирующего транзистора 13, стабилизирует выходное напряжение. Если в этом случае тиристоры 8 и 9 работали в режиме вычитания и стабилизация выходного напряжения не обеспечивалась, то при выходном напряжении схемы 18 сравнения, соответствующем минимальному коэффициенту заполнения широтноимпульсного модулятора 20, срабатывает первый пороговый элемент 21, который перекидывает триггер 29,и подается сигнал управления на элемент И 26 и снимается сигнал управления с элемента И 27. Первый формирователь 24 импульсов управления через элемент И 26 и элемент ИЛИ 28 обеспечивает перевод тиристоров 8 и

9 в режим вольтодобавки. Широтно-импульсный модулятор 20 обеспечивает сьтабилизацию напряжения.

При повышении выходного налряже- ния, если не обеспечивается стабилизация выходного напряжения, срабатывает второй пороговый элемент 22, который перебрасывает триггер 29 в другое состояние. В этом случае подается сигнал управления на элемент И

27 и снимается сигнал управления с элемента И 26. Второй формирователь

25 импульсов управления через элемент

И 27 и элемент ИЛИ 28 обеспечивает перевод тиристоров 8 и 9 в режим вольтовычитания, и широтно-импульсный

114 6 гулирующего транзистора 13, которая может быть выбрана достаточно высокой.

Кроме того, ток через транзистор

13, диод 16 и дроссель 14 определяется не полной мощностью нагрузки, а только мощностью регулирования.

Ф

Таким образом, введение транзисторного регулятора и изменение блока управления позволяет повысить частоту коммутации регулирующего элемента преобразователя, что обеспечивает снижение массы элементов фильтра и всего преобразователя в целом.

5 1107 модулятор 20 обеспечивает стабнлиза— цню выходного напряжения.

Поскольку переключение тиристоров

8 и 9 позволяет обеспечивать два режима: режим вольтодобавки и режим

5 вольтовычета, то весь диапазон регулирования может быть разбит на 2 части, а следовательно, глубина модуляции выходного напряжения может быть также уменьшена s g раза. При этом о масса элементов 14, f5 и 11 будет определяться не частотой переключения гиристоров 8 и 9 и транзисторов 4 и 5, а частотой,коммутации ре