Преобразователь с импульсным выходным напряжением

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ИМПУЛЬСНЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, содержащий управляемый инвертор, зарядный и опорный выходные трансформаторы ,- вторичные обмотки которых подключены соответственно к зарядному и опорному выходным выпрямителям, причем выходы последних включены последовательно-согласно и зашунтированы опорным конденсатором, а потенциальный выход зарядного выпрямителя образует выходной вывод, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия путем певезаряда емкости нагрузки, с одного уровня выходного напряжения на другой, первичные обмотки выходных трансформаторов соединены с выходом инвертора через введенные управляемые ключи переменного тока. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что, i с целью обеспечения нулевого уровня выходного напряжения, зарядный СЛ трансформатор снабжен дополнительной выходной обмоткой и третьим выпрямителем , выход которого подключен параллельно опорному конденсатору.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5ц4. Н 02 М 3 335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3736347/24-07 (22) 04.05.84 (46) 30.10.85. Бюл. ¹ 40 (71) Минский радиотехнический институт (72) В.В.Попов, С.Л.Мойсейчук и В.Э.Пацевич (53) 621.314.58(088.8) (56) Патент Японии ¹ 55-3893, кл. Н 02 М 3/335, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 838950, кл. Н 02 М 3/335, 1979. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ИМПУЛЬСНЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕННЕМ, содержащий управляемый инвертор, зарядный и опорный выходные трансформаторы, вторичные обмотки которых подключены соответственно к зарядному и опорному выходным выпрямителям, причем выходы последних включены

„„SU„„1 ll 88 4 последовательно-согласно и запгунтированы опорным конденсатором, а потенциальный выход зарядного выпрямителя образует выходной вывод, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия путем пецезаряда емкости нагрузки с одного уровня выходного напряжения на другой„ первичные обмотки выходных трансформаторов соединены с выходом инвертора через введенные управляемые ключи переменного тока.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения нулевого уровня выходного напряжения, зарядный трансформатор снабжен дополнительной выходной обмоткой и третьим выпрямителем, выход которого подключен параллельно опорному конденсатору.

1- 11888

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания с импульсным выходным напряжением, обеспечивающими переключение уровней выходного напряжения.

Цель изобретения — увеличение быстродействия пефезаряда емкости нагрузки при переключении уровней 1О выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — структурная схема управляемых ключей параллельного тока; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие принцип работы.

Преобразователь (фиг. 1) содержит управляемый инвертор 1, выход которого соединен с входом последоЧательного резонансного С-конту ра 2; выходом соединенного с входом 3 узла управляемых ключей 4, выход 5 которого соединен с первичной обмоткой зарядного трансформатора 6. 25

Вторичная обмотка 7 последнего соединена с входом зарядного выпрямителя 8, потенциальный выход которого образует выходной вывод устройства, подключенный к емкости нагруэки 9. Дополнитель б ная обмотка 10 трансформатора 6 соединены с входом третьего выпрямителя 11, при этом выход 12 узла 4 соединен с первичной обмоткой опорного транс,форматора 13, вторичная обмотка которого .соединена с входом опорного выпрямителя 14, который соединен последовательно-согласно с зарядным выпрямителем 8. Выход последовательной цепочки зашунтирован опорным конденсатором 15 и диодом 16. Выход третье40 го выпрямителя 11 подключен параллельно опорному конденсатору 15. Выход

LC-контура 2 подключен к первичным обмоткам трансформаторов 6 и 13 через управляемые ключи 4 переменного тока, 45 схема которых показана на фиг. 2.

УПравляемый. ключ состоит из формирователя 17 коммутирующих импульсов, вход 18 которого соединен с входом 50 управления управляемого ключа, а выход 19 соединен с входом 20 ключа 21 переменного тока, а выход 22 соединен с входом 23 ключа 24 переменного тока, вход 25 которого соединен с вхо- 55 дом 26 ключа 21 переменного тока .и входом 3 управляемого ключа 4, причем выход 27 ключа 21 переменного

34 2 тока соединен с выходом 5 управляемого ключа 4, .а выход 28 ключа 24 переменного тока соединен с выходом 12 управляемого ключа 4.

Формирователь 17 коммутирующих импульсов состоит из D-триггера 29, D-вход которого соединен с его инверсным выходом и одним из входов элемента И 30, а прямой выход соединен с тактирующим входом второго D-триггера 31 и одним из входов второго элемента И 32, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 30 и прямым выходом D-триггера 31 D-вход которого соединен с положительным полюсом источника питания, причем тактирующий вход D-триггера 29 соединен с входом 18 формирователя 17, выход элемента И 29 соединен с выходом 22, а выход элемента И 32 соединен с выходом 19 формирователя 17 коммутирующих импульсов.

Ключи 31 и 24 переменного тока обеспечивают коммутацию выходных цепей последовательного резонансного

LC-контура 2 с входами трансформаторов 6 и 13 соответственно и собраны по известнои схеме, Устройство работает следующим образом.

С выхода управляемого преобразователя 1 напряжения, двуполярные, широтно-модулированные прямоугольные импульсы, поступают на вход последователвного резонансного LC-контура 2, который выделяет первую гармонику тока. С выхода последовательного резонансного ЬС-контура 2 переменное о напряжение, близкое по форме к синусоидальному, поступает на вход 3 узла 4.

В исходном состоянии при отсутствии импульсов управления. на управляющем входе узла 4, D-триггеры 29 и 31 формирователя 17 коммутирующих импульсов находятся в состоянии, когда на неинверсных выходах присутствуют сигналы логического О, а на инверсных выходах — сигналы логической 1. Это обеспечивается предварительной установкой по входам К и S, Поэтому элементы И 30 и 32 закрыты и на их выходах — сигнал логического О. Ключи 2 1 и 24 переменного тока также закрыты, и на их выходах отсутствует переменное напряжение, подаваемое на вход 3 узла 4 управления.

По приходу импульса управления (фиг. За, момент t„) D-триггеры 29

3 11888 и 31 изменяют свои состояния, т.е. на неинверсных выходах присутствуют сигналы логической 1, а на инверсных — логического О. Элемент И 30 при этом не изменяет своего состояния (фиг. Зв, момент ), так как. на одном иэ его входов — сигнал логического О, а элемент И 32 переключа- . ется и на выходе его — сигнал логической 1 (фиг. Зб, момент ). Этот 10 сигнал присутствует на входе 20 ключа 21 переменного тока и открывает его. При этом переменное напряжение, подаваемое на вход 26 ключа 21 переменного тока, присутствует на его выходе 27 и на выходе 5 узла 4. Переменное напряжение с выхода 5 узла 4 поступает на вход зарядного трансформатора 6. Напряжение, снимаемое с вторичной обмотки 7, выпрямляется 20 зарядным выпрямителем 8, и емкость нагрузки 9 заряжается до требуемого на выходе устройства напряжения (фиг. 3r). Напряжение, снимаемое с дополнительной обмотки 10, выпрямляется третьим выпрямителем 11 и опорный конденсатор 15 также заряжается до требуемого напряжения.

Напряжение на обмотке 10 должно быть выше, чем на обмотке 7. Поэтому напряжение U« . на конденсаторе 15

30 будет выше, чем напряжение U на . емкости нагрузки 9. Величину напряжения превышения можно определить из выражения Uq ="egg Пс 2"9. (1) где U — напряжение необходимое для

9 запирания одного диода выпрямителя 14.

Емкость опорного конденсатора 15 выбирается в 200-300 раз больше, чем емкость нагрузки 9, что позволяет получить минимальное напряжение при его доэаряде, iIo приходу следующего импульса управления (фиг. За, момент t )

D-триггер 29 изменяет свое состояние, т.е. на неинверсном выходе— сигнал логического О, а на инверсном — логической 1. Состояние D-триггера 31 не изменяется, оно не изменяется и далее. Теперь элемент И 30

Uð Сз

Р Р ? (2) Заряд, переданный на емкости 9, можно записать как =сз и (3)

А заряд, полученный конденсатором 15, можно записать как

С13 dU15- (4)

Так как о,=до, то величину повыше1f ния напряжения на конденсаторе 15 можно определить из выражения аГ =->- U

С

1Ы Ся- 9. .(5)

Так как емкость конденсатора 15 много больше емкости конденсатора 9, то величина 5U будет невелика. По приходу следующего импульса управления (фиг. За, момент с-) цикл работы по1 вторяется. открыт и на его выходе находится сигнал логической 1 (фиг. Зв, момент t ), а элемент И 32 заперт и на его выходе . — сигнал логического 0 (фиг. Зб, момент t2). Поэтому ключ 21 переменного тока закрыт, а ключ 24 переменного тока открыт и на выходе 12 .узла 4 присутствует переменное напряжение, которое поступает на вход опорного трансформатора 13.

Снимаемое с его выхода напряжение выпрямляется опорным выпрямителем 14.

Суммарное напряжение на емкости на-. грузки 9 и выходе выпрямителя 14 превышает напряжение на опорном конденсаторе 15. При этом выпрямитель 14 открывается, и начинает протекать ток перезаряда по цепи: нагрузка 9, опорный выпрямитель 14, опорный конденсатор 15, т.е. емкость нагрузки 9 начинает разряжаться, а опорный конденсатор 15 дозаряжаться. Напряжение на выходе опорного выпрямителя 15 должно быть таким же, как и напряжение на выходе выпрямителя 9, чтобы разряд емкости нагрузки 9 был практически полным, т.е. U U „ где U „ — напряжение на выходе выпрямителя 14. Разряд емкости нагрузки 7 происходит стабильным током, и время разряда можно определить из выражения

1188834

1188834

1188834

Составитель И.Никитин

Редактор lO.Ñåðåäà Техред Т.Пубинчак Корректор В.Гирняк

Заказ 6752/56 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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