Регулируемый преобразователь

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания . Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и расширение диапазона регулирования выходного напряжения преобразователя. Инвертор содержит транзисторы 2 и 3, выходной, трансформатор 4, вьшрямитель 5, дроссель 6, нагрузку 10, первый ведомый генератор 13, пропускающие диоды 19 и 20, разделительные диоды 23 и 24. Г (Л с Си а «к гГ

СО}ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК (59 4 Н 02 M 7 537

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т у " ««

« /

Г ««i (С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3821317/24-07 (22) 05.10.84 . (46) 07.08.86. Бюп; Р 29 (7! ) Ленинградский институт авиацион.ного приборостроения (72) А. П.Пакидов, В.Ф.Худяков, В.Л.Широков и В.В.Рункин (53 ) 621. 314. 58 (088. 8) (56) ЭТВА/Под ред. Ю.И..Кокова. М.:

Советское радио, 1980, вып. 1.1, с. 24-30, рис. 1а.

Авторское свидетельство СССР

В 661700, кл. Н 02 .М 7/537, 1979.

Л0 1249677 A i (54) РЕГУЛИРУЕИЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и расширение диапазона регулирования выходного нап ряжения преобразователя. Инвертор содержит транзисторы 2 и 3, выходной. трансформатор 4, выпрямитель 5, дроссель 6, нагрузку 10, первый ведомый генератор 13, пропускающие диоды 19 и 20, разделительные диоды 23 и 24.

12496

В устройство введены второй ведомый генератор 25, дополнительные диоды

27 и 28, промежуточные трансформаторы 29 и 30. Регулируя Фазовый сдвиг между прямоугольными напряжениями ведомых генераторов 13 и 25, можно изменять в широких пределах величину выходного напряжения преобразователя. Путем выбора оптимального

77 режима при равенстве длительности проводящего состояния транзисторов инвертора половине периода достигается уменьшение реактивных элементов.

Расширение диапазонарегулирования достигается засчет регулированнядлительности проводящегосостояния транзисторов меньшеи большеполупериода напряжения вцепи переменноготока устр — ва. 1.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. 5

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов и расширение диа пазона регулирования выходного. напряжения преобразователя.

На чертеже представлена схема регулируемого преобразователя.

Преобразователь содержит конденсатор 1 входного емкостного фильтра, транзисторы 2 и 3 инвертора, выход,ной трансформатор 4 инвертора, выпрямитель 5, дроссель 6, обмотки 7 и

8 дросселя, конденсатор 9 выходного фильтра, нагрузку 10, задающий генератор 11, трансформатор 12 задающего генератора, первый ведомый генератор

20;

13, трансформатор 14 первого ведомого .генератора, управляющие обмотки

15.-18, пропускающие диоды 19 и 20, резисторы 21 и 22, разделительные диоды 23 и 24, второй ведомый гене.—

25 ратор 25, трансформатор 26 второго ведомого генератора, дополнительные диоды 27 и 28, первый промежуточный трансформатор 29, второй промежуточный трансформатор 30, вторичные обмотки 31 и 32 первого промежуточного трансформатора, вторичные обмотки

33 и 34 второго промежуточного трансформатора, первичную обмотку 35 первого промежуточного трансформатора, З5 управляющие обмотки трансформатора

36 и 37 первого ведомого генератора, управляющие обмотки 38 и 39 трансформатора второго ведомого генератора, первичную обмотку 40 второго проме жуточного трансформатора.

Регулируемый преобразователь с широтно-импульсной модуляцией прямоугольного напряжения в цепи переменного тока имеет силовую и управляющую части.

Силовая часть осуществляет преобразование энергии постоянного тока, управляющая часть обеспечивает. регулируемую широтно-импульсную модуляцию, а также обеспечивает эффективное включение и выключение транзисторов в широком диапазоне изменения времени проводящего состояния транзис-: торов при высокой частоте преобразования. Силовая часть предлагаемого регулируемого преобразователя содержит входной емкостной фильтр в виде: конденсатора 1, подключенного к шинам питания инвертора на транзисторах 2 и 3. Инвертор через выходной трансформатор .4 и выпрямитель 5 соединен с выходным Фильтром, выполненным на дросселе 6 с обмоткой 7, включенной. последовательно с нагрузкой

10, и на конденсаторе 9, включенном параллельно нагрузке 10. Другая об-. мотка 8 дросселя 6 выходного фильтра включена в одну из шин питания инвертора согласно .с обмоткой 7 этого дросселя.

Управляющая часть предлагаемого регулируемого преобразователя состоит из задающего генератора 11, первого ведомого генератора .13 и второго ведомого генератора 25.

Задающий генератор 11 соединен своим выходом с входом первого ведомого генератора 13. Выход первого ведомого генератора 13 соединен с входом второго ведомого генератора 25.

Управляющие . обмотки 1 5-18 трансформаторов задающего генератора 12 и первого ведомого генератора 14 соединены попарно последовательно.

Каждая пара управляющих обмоток одним выводом подключена к эмиттеру одного из транзисторов 2(3) -инвертора, а другим выводом через соединен1 ные последовательно пропускающий диод 19 (20) и резистор 21 (22) — к базе того же транзистора 2(3) и аноду разделительного диода 23 (24).

Катод дополнительного диода 27 (28) соединен с катодом пропускающего диода 19 (20), а анод — с выводом вторичной обмотки 31 (32) первого промежуточного трансформатора 29, другой вывод которой подключен к эмиттеру соответствующего транзистора 2 (3) инвертора. К этому же эмиттеру 1ранзистора 2(3) одноименным выводом подключена. вторичная обмотка 33 (34) второго промежуточного трансформатора 30,.которая соединена другим выводом с катодом раздепительного диода 23 (24). Первичная обмотка 35 первого промежуточного трансформатора 29 подключена к соединенным последовательно и встречно вторичной обмотке 36 трансформатора, 14 первого ведомого генератора 13 и ,вторичной обмотке 38 трансформатора

26 второго ведомого генератора 25.

Первичная обмотка 40 второго промежуточного трансформатора 30 подключена к соединенным последовательно и согласно другой вторичной обмотке

37 трансформатора 14 первого ведомого генератора 13 и другой вторичной обмотке 39 трансформатора 26 второго ведомого генератора 25.

Промежуточные трансформаторы 29 и 30 могут .быть исключены из схемы преобразователя, тогда необходимб увеличить количество управляющих обмоток трансформаторов 14 и 26 первого и второго ведомых генераторов.

Работу предлагаемого преобразователя рассмотрим при коэффициентах трансформации выходного, трансформатора 4 и дросселя 6, равных единице.

Задающий генератор 11 вырабатывает переменное напряжение прямоугольной формы, частота которого определяет частоту преобразования. Начала полупериодов напряжения задающего генератора 11 определяют моменты включения транзисторов 2 и 3 инвертора.

Прямоугольное переменное напряжение

249677 4 первого ведомого генератора 13 отстает по фазе от нацуяжения задающего генератора 11. Настроенный постоянный фазовый сдвиг этих напряжений оп5 ределяет наименьшую возможную длительность проводящего состояния транзисторов инвертора 2 и 3. Прямоугольное переменное напряжение второго ведомого генератора 25 отстает по фазе от

1р напряжения первого ведомого генератора 13. Начала полупериодов напряжения второго ведомого генератора 25 определяют моменты выключения транзисторов 2 и 3 инвертора. Регулировкой фазового сдвига напряжений ведомых генераторов достигается изменение .длительности проводящего состояния транзисторов 2 и 3 инвертора и тем

I самым изменение выходного напряжения

2р преобразователя. Наибольшая длительность проводящего состояния транзисторов не превосходит суммы наибольших значений обоих фазовых сдвигов, которая в предлагаемом преобразовате25 ле может быть равна, меньше или больше полупериода переменного напряжения.

Рассмотрим периодические процессы включения и выключения транзистора 2.

Включается и сначала проводит ток транзистор 2 под действием первого импульса разности напряжения обмотки

15 трансформатора 12 задающего генератора 1 1 и напряжения обмотки 16 трансформатора 14 первого ведомого генератора 13. Отпирающий ток этих обмоток протекает через переход базаэмиттер транзистора 2, пропускающий диод 19 и резистор 21. Длительность первого импульса определяется величиной настроенного фазового сдвига прямоугольных напряжений задающего

11 и первого ведомого 13 генераторов.

После прекращения действия первого импульса транзистор 2 продолжает про45 водить ток, так как на вторичной обмотке 31 первого промежуточного трансформатора 29 появляется второй положительный импульс напряжения, под действием которого через дополии5Р тельный диод 27 и резистор 21 продолжает протекать отпирающий ток через переход база»эмиттер транзистора 2.

Второй импульс напряжения появляется в результате разности напряжений об55. мотки 36 трансформатора 14 первого ве" домого генератора 13 и обмотки 37 транс- форматора 26 второго ведомого генератора 25, которая подведена к первичной

1249677 обмотке 35 первого промежуточного трансформатора 29. Длительность второго импульса определяется величиной регулируемого фазового сдвига прямо5 угольных напряжений первого 13 и второго 25 ведомых .генераторов, а длительность включенного состояния транзистора 2 определяется суммой длительностей первого и второго импульсов.

После прекращения действия второго импульса транзистор 2 интенсивно запирается под действием третьего отрицательного импульса напряжения. вторичной обмотки 33 второго промеt5 жуточного трансформатора 30. Запи-. рающий ток кратковременно протекает. через переход эмиттер-база транзис тора 2 и разделительный диод 23.

Третий импульс напряжения появляется

20 в результате суммы напряжений вторичной обмотки 37 трансформатора 14 первого ведомого генератора 13 и вторичной обмотки 39 трансформатора

26 второго ведомого генератора 25, которая подведена к первичной обмотке 37 второго промежуточного трансформатора 30. После прекращения третьего импульса начинает действовать первый импульс и процессы отпи30 рания и запирания транзистора 2 повторяются. Импульсы отпирания и запирания транзистора 3 сдвинуты на половину периода относительно соответствующих импульсов транзистора 2.

В первом случае, когда длительность проводящего состояния транзисторов 2 и 3 меньше половины периода, выходное напряжение преобразователя меньше входного. Переменный ток кон денсатора 1 входного фильтра больше . по величине переменного тока конденсатора 9 выходного фильтра. Ток обмотки 8 дросселя 6 прерывистый, а ток обмотки 7 — непрерывно ступенчатый при неизменной за период сред- 45 ней величине потокосцепления этих обмоток. Амплитуда прямоугольных напряжений на обмотках дросселя 6 не превьппает величины выходного напряжения. Во втором случае, когда длительность проводящего состояния транзисторов равна полупериоду, выходное напряжение преобразователя равно входному.

Токи через конденсаторы 1 и 9 не 55 протекают. Токи обмоток 8 и 7 дросселя 6 непрерывны и равны соответственно входному и выходному току преобразователя. Прямоугольное напряжение на обмотках 8 и 7 отсутствует °

В .третьем случае, когда длительность проводящего состояния транзисторов больше полупериода, выходное напряжение преобразователя больше входного.

Переменный ток конденсатора 1 входного фильтра меньше по величине переменного тока конденсатора 9 выходного фильтра. Ток обмотки 8 дросселя 6 непрерывно ступенчатый, а ток обмотки 7 прерывистый при неизменной за полупериод средней величине потокосцепления этих обмоток. Амплитуда

\ прямоугольного переменного напряжения на обмотках дросселя 6 не превосходит величины входного напряжения.

Во всех случаях длительность проводящего состояния соответствующих диодов выпрямителя 5 дополняет длительность проводящего состояния соответствую- . щих транзисторов инвертора 2 и 3 до полного периода напряжения в цепи переменного тока преобразователя.

Таким образом, регулируя фазовый сдвиг между прямоугольными напряжениями первого 13 и второго 25 ведомых генераторов, можно изменять в широких пределах величину выходного напряжения постоянного тока преобразователя..

Регулировочная характеристика преобразователя определяется следующи-: ми выражениями

Usx тр

1+(1-28) —"

К, вых при h «< 0,5, 1+(2о -1) —.

U = U К

К ьх tP 2(1 -Я) при S > 0,5, где U . — напряжение на выходе преВьх образователя;

U„,,— напряжение на входе преобразователя;

1т т

К„ = †-х К р — - коэффициенты трансформации, S - =—

Т вЂ” относительная длительность включенного состояния транзисторов инвертора (по отношению к периоду).

Регулируемый преобразователь с ши-: ротно-импульсной модуляцией напряже- ния в цепи переменного тока может

Составитель И. Войтович

Техред Л.Олейник Корректор Л.Пилипенко

Редактор В.Иванова

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4338/58

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 12496 быть выполнен по мостовым и другим известным схемам преобразования как однофазным, так и многофазным, а блок управления состоит из задающего и двух ведомых генераторов.

Таким образом, уменьшение массы и габаритов преобразователя, достигнуто за счет снижения массы и габаритов его реактивных элементов путем выбора выгодного номинального-режима 10 его работы при равенстве длительности проводящего состояния транзисторов инвертора половине периода а расширение диапазона регулирования выходного напряжения преобразователя достигнуто за счет регулирования длительности проводящего состояния транзисторов меньше и больше полупериода напряжения в цепи переменного тока преобразователя .благодаря введению второго ведомого генератора и дополнительных диодов..

Формула изобретения 25

Регулируемый преобразователь, . содержащий двухтактный транзисторный инвертор с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю,.двухобмоточный дроссель, через первую обмотку которого инвертор подключен к источнику питания, а через вторую, включенную по току согласно с первой, выпрями35 тель подключен к выходным клеммам, 77. 8 шунтированным конденсатором фильтра, и узел управления, включающий задающий и первый ведомый генераторы, имеющие трансформаторы, каждая пара выходных управляющих обмоток которых, соединенных последовательно и встречно, подключена через пропускающий диод и резистор к управляющему переходу соответствующего транзистора инвертора, к базе которого подключен анод разделительного диода, о т л .ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы .и габаритов и расширения диапазона регулирования выходного напряжения, он снабжен вторым, также имеющим трансформатор, ведомым генератором, вход которого соединен с выходом первого ведомого генератора, и дополнительными диодами по числу транзисторов инвертора, причем катод дополнительного диода соединен с катодом пропускающего диода, между анодом дополнительного диода и эмиттером соответствующего транзистора подключена непосредственно или через промежуточный трансформатор пара управляющих обмоток трансформаторов ведомых генераторов, соединенных последовательно и встречно, между катодом разделительного диода и эмиттером того же транзистора подключена непос.редственно или через другой промежуточный трансформатор пара управляющих обмоток трансформаторов ведомых генераторов, соединенных последовательно и согласно.