Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ, содержащий блок управления, состоящий из задающего генератора и широтноимпульсного модулятора, два однотактных инвертора каждый из которых состоит из первого основного управляемого ключа, перйичной обмотки трансформатора и второго основного управляемого ключа, включенных последовательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативных диодов, связывающих первичную обмотку с входыми зажимами,вторичной i обмотки трансформатора,причем вторичные обмотки обоих инверторов через вьшрямитель подключены к общему зы .ходному фильтру, отличаю-, щ и и с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов выходного фильтра , в каждый инвертор введен дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым входным зажимом и отпайкой от первичной обмотки трансформатора и дополнительный диод, включенный между первичной Обмоткой и вто (Л рым управляемым ключом, при этом управляющие входы основныхуправляемых ключей первого и второго инверторов ,связаны с соответствующими противофазными выходами задающего ге нератора, а зшравляющие входы допол- ,нительных управляемых ключей - с соответствующими противофазными , выходами широтно-импульсного модулятора . &1 DO М

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

У ВВТОРСНООУ СВРВВТВРЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬГПФ (21) 3668551/24-07 (22) 22.11.83 (46) 23.02.85. Бюл. В 7 (72) А.В. Кобзев, Г.Я. Михальченко, Н.М. Музыченко, А.И. Муравьев, И.М. Панин и Ю.П. Шеронов-Елизаров (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизиро-., ванных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.314.57(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 866664, кл. Н 02 М 3/335, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 1) 3450975,кл.Н 02 М 3/335, 11.06.83. (54) (5 7) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий блок управления, состоящий из задающего генератора и широтноимпульсного модулятора, два однотактных инвертора, каждый из которых состоит из первого основного управляемого-ключа, первичной обмотки трансформатора и второго основного управляемого ключа, включенных после1 довательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативных диодов, связывающих первичную обмотку с входычи зажимами, вторичной i обмотки трансформатора, причем вторичные обмотки обоих инверторов через выпрямитель подключены к общему выходному фильтру, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов выходного фильт. ра, в каждый инвертор введен дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым входным зажимом и отпайкой от первичной обмотки трансформатора и дополнительный диод, включен- о ный между первичной Обмоткой и вторым управляемым ключом, при этом управляющие входы основных управляемых ключей первого и второго инверторов связаны с соответствующими противофазными выходами задающего генератора, а управляющие входы дополнительных управляемых ключей — с соответствующими противофазными выходами широтно-импулвсного модуля. тора.

1141533

Известен преобразователь напряжения, содержащий однотактный инвертор, однополупериодный выпрямитель с фильтром (1), Недостатками данного преобразователя являются плохие массогабаритные

15 показатели выходных фильтров и,соответственно, низкое быстродействие преобразователя ввиду того, что на выходе выпрямителя формируются импульсы напряжения с относительной

20 длительностью 0-0,5.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий блок управления, состоящий из задающего генератора и широтно-импульсного модулятора, два однотактных инвертора, каждый из которых состоит из первого основного управляемого ключа, первичной обмотки трансформа30 тора и второго основного управляемого ключа, включенных последовательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативных диодов, связывающих первичную обмотку с входными зажимами, вторичной обмотки трансформатора, причем вторичные обмотки обоих инверторов через выпрямитель подключены к общему выходному фильтру (21.

Недостатком известного преобразователя являются плохие массогабаритные показатели выходных фильтров, ввиду того, что регулирование и стабилизация напряжения осуществляются с полной глубиной модуляции.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов выходного фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразо- 50 вателе постоянного напряжения, содержащем блок управления, состоящий из задающего генератора и широтноимпульсного модулятора, два однотакт ных инвертора, каждый из которых сос 55 тоит из первого основного управляемого ключа, первичной обмотки трансформатора и второго основного управ10

Изобретение относится к преобразо вательной технике и может найти применение в стабилизированных вторичных источниках питания, когда требуется получение постоянного напряжения с 5 минимальными пульсациями при высо1 ком качестве стабилизации и минимальных массогабаритных показателей. ляемого ключа, включенных последовательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативных диодов, связывающих первичную обмотку с входными зажимами, вторичной обмотки трансформатора, причем вторичные обмотки обоих инверторов через выпрямитель подключены к общему выходному фильтру, в каждый инвертор введен дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым входным зажимом и отпайкой от первичной обмотки трансформатора, и дополнительный диод, включенный между первичной обмоткой и вторым управляемым ключом, при этом управляющие входы основных управляемых ключей первого и второго инверторов связаны с соответствующими противофазными выходами задающего генератора,а управляющие вхо-. ды дополнительных управляемых ключей— с соответствующими противофазными выходами широтно-импульсного модулятора.

На фиг. 1 представлены принципиальная схема силовой части преобразователя и блок-схема управления, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит сетевой выпрямитель 1, входной фильтр

2, входные зажимы 3 и 4 постоянного тока, два однотактных инвертора 5 и

6, содержащие трансформаторы 7 и 8 и первичными обмотками 9 и 10 и соединенными встречно вторичными обмотками 11 и 12. Первичные обмотки 9 и 10 выполнены с отпайками и состоят из секций 13, 14 и 15 16 соответственно. Инверторы также содержат первые и вторые основные управляемые ключи 17, 18 и 19, 20 соответственно. Ключи 17-20 подключены к крайним выводам первичных обмоток 9 и

10 трансформаторов 7 и 8 и входным зажимам 3 и 4 постоянного тока, причем ключи 19 и 20 — через дополнительные диоды 21 и 22. Дополнительные управляемые ключи 23 и 24 подключены к отпайкам первичных обмоток

9 и 10 трансформаторов 7 и 8 и второму sammy 4 постоянного тока. Кроме того, силовая часть содержит рекуперативные диоды 25-28, защитные

RC-цепи 29 и 30, выходной выпрямитель 31, общий выходной фильтр 32, выходные зажимы которого образуют выход преобразователя.

1141533

Блок 33 управления содержит задающий генератор, выполненный на генераторе:34 импульсов и триггере

35, усилитель 36 сигнала ошибки, BIHpoTHo èìïJJëüñíûé модулятор, который состоит из последовательно включенных генератора 37 пилообразного напряжения, компаратора 38 и логического узла 39, блоки 40-43 гальва. нической развязки образуют противо- 10 фазные выходы задающего генератора и широтно-импульсного модулятора блока 33 управления.

На фиг. 2 обозначено: 44 — импуль сы синхронизации генератора 34 импульсов; 45 и 46 — напряжения на противотактных выходах триггера 35;

:47 — напряжение на выходе генератора

37 пилообразного напряжения; 48 напряжение на выходе усилителя 36 сигнала ошибки; 49 — напряжение на выходе компаратора 38; 50 и 51 напряжения на выходах логического узла 39; 52 и 53 — напряжения, действующие на вторичных обмотках 11 25 и 12 трансформаторов 7 и 8; 54 и

55 — потребляемые токи инверторов

5 и 6 соответственно; 56 — общий потребляемый инверторами ток; 57 напряжение на выходе выпрямителя 31.

Ю

Преобразователь работает следующим о бр а зом.

Импульсы 44 с выхода генератора

34 поступают на входы триггера 35 и генератора 37 пилообразного напря- 35 жения, осуществляя их синхронную работу. С противотактных выходов триггера 35 импульсы 45 и 46 управления через блоки 40 и 41 развязки в противофазе поступают на инверто- 40 ры 5 и 6, обеспечивая поочередное замыкание одновременно либо ключей

17 и 19, либо 18 и 20. С выхода ге-. нератора 37 пилообразного напряжения импульсы 47 поступают на один иэ 45 входов компаратора 38, на другой вход которого подается напряжение 48 сигнала ошибки. На входы усилителя 36 сигнала ошибки подается опорное напряжение и напряжение обратной 50 связи, снимаемое с выхода преобразователя, а на выходе формируется напряжение 48 сигнала ошибки, пропорциональное разности указанных напряжений. С выхода компаратора 38 55 импульсы напряжения 49, длительность которых определяется величиной напряжения 48 сигнала ошибки, поступают

4 на вход логического узла 39, на два других входа которого подаются импульсы напряжения 45 и 46. Гсли на одном из выходов триггера 35 действует сигнал, равный уровню логической единицы, то на другом — уровню логического нуля, который запрещает прохождение в данный полупериод напряжения 49 с выхода компаратора 38. С выходов логического узла 39 импульсы 50 и 51 через блоки 42 и 43 развязки в противофазе поступают на управляющие цепи ключей 23 и 24 соответственно.

Рассмотрим работу преобразовате- ля по временным диаграммам. В момент t в соответствий с импульсами

45 управления происходит замыкание ключей 17 и 19 и подключение первичной обмотки 9 трансформатора 7 к зажимам 3 и 4 постоянного тока. На вторичной обмотке 11 этого трансформатора формируется напряжение 52, определяемое соотношением чисел витков обмоток 9 и 11. В момент t» определяемый величиной сигнала 48 ошибки (сплошная линия), появляется импульс на выходе компаратора 38, замыкающий ключ 23. Диод 21 предотвращает короткое замыкание по контуру: секция 14, ключи 19 и 23, секция

14. В момент t дискретно изменяется коэффициент трансформации трансформатора 7 и на вторичной обмотке

11 напряжение определяется соотношением чисел витков секции 13 и обмотки 11. В момент с (после изменения состояния триггера 35) вступает в работу инвертор 6 и работает аналогично инвертору 5, а ключи 17, 19 и 23 размыкаются, ток в обмотке 13 проте— кает по цепи: обмотка !3, диод 25, зажимы 3 и 4, диод 27, обмотка 13 а в обмотке 14 — по цепи: обмотка

14, диод 21, RC — цепь 29, диод 27, обмотки 13 и 14, исключая перенапряже- ние на ключах. За время от момента

t до tq работает инвертор 6 и размагничивается трансформатор 7.

На диаграммах 54-56 показаны токи потребления инверторов 5 и 6 и общий ток потребления обоих инверторов соответственно. Пунктирными линиями на диаграммах показаны изменения напряжений при изменении, например уменьшении, напряжения сети, при этом величина постоянной составляющей 58 напряжения 57 на выходе вы3141533 прямителя 3) остается постоянной.

Так осуществляется стабилизация напряженЫ на выходе преобразователя.

Таким образом, введение в инверторы дополнительных управляемых ключей и диодов, а также соответствующее построение управления клю-, чами позволяет осуществлять частичную модуляцию выходных инверторов, 5 что, как известно, снижает массу и габариты выходного фильтра.

1141533

Составитель А. Селезнев

Техред С.Легеза Корректор И. Зрдейи

Редактор В. Петраш

Тираж б46 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 511/43

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4