Способ преобразования постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях напряжения, содержащих силовые ключи и LCD-фильтры . Цель изобретения - уменьшение динамических потерь и повышение КПД. Способ заключается в том, что источник постоянного тока подключается к нагрузке через L или LC-фильтр с помощью периодически замыкаемого и размыкаемого силового ключа последовательной цепи. Затем производится замыкание входа фильтра накоротко с помощью размыкаемого и замыкаемого силового ключа параллельной цепи. Силовые ключи закрываются с помощью искусственной коммутации. При этом через дополнительный силовой ключ на силовой К.ЛЮЧ параллельной цепи подается запирающий импульс-тока нормированной величины. Анализируется состояние силового ключа этой цепи и на стадии восстановления его обратного сопротивления включается силовой ключ последовательной цепи, а дог полнительный силовой ключ закрывается . 4 ил. (Л с ito М ю 4i. Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1. (19) (И) (51) 4 Н 02 M 3/135

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ю 3

ЬР

4 °

° с, .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3805941/24-07 (22) 30.10.84 (46) 30.07.87. Бюл. № 28 (71) .Нальчикское производственное объединение "Телемеханика" (72) В.В.Афанасенко, А.M.Àêñåíîâ, С.И.Козлов, Ф.Ф.Котченко и А.Д.Кольчик (53) 621.313.1(088.8) (56) Ромаш Э.M. Транзисторные преоб— разователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Энергия, 1975.

Мелешин В.И.Расчет процесса включения регулирующего элемента в источниках вторичного электропитания.

В кн.: Электронная техника в автоматике: Сб. ст./Под ред. Ю.И.Конева.

M,: Радио и связь, 1983, вып. № 14.

Вересов Г.П., Смуряков Ю.Л. Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры. — M. Ýíåðãèÿ, 1978.

Хусаинов Ч.Й. Высокочастотные импульсные стабилизаторы постоянного напряжения. — М.:Энергия, 1980, с.20-25. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО. НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях напряжения, содержащих силовые ключи и LCD-фильтры. Цель изобретения — уменьшение динамических потерь и повышение КПД.

Способ заключается в том, что источник постоянного тока подключается к нагрузке через L или LC-фильтр с помощью периодически замыкаемого и раэмыкаемого силового ключа последовательной цепи. Затем производится замыкание входа фильтра накоротко с помощью размыкаемого и замыкаемого силового ключа параллельной цепи. Силовые ключи закрываются с помощью искусственной коммутации. При этом через дополнительный силовой ключ на силовой ключ параллельной цепи подается запирающий импульс- тока нормированной величины. Анализируется состояние силового ключа этой цепи и на стадии восстановления его обратного сопротивления включается силовой ключ последовательной цепи, а до-. полнительный силовой ключ закрывает" ся. 4 ил.

1 13

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в преобразователях напряжения, содержащих силовые ключи и LCD-фильтры.

Цель изобретения — уменЬшение динамических потерь и повышение КПД.

На фиг.l дана блок-схема устройства для осуществления способа применительно к ключевому стабилизатору постоянного напряжения; на фиг.2— временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства, приведенного на фиг,l; на фиг.3 — блок-схема устройства для осуществления способа применительно к конвертору постоянного напряжения; на фиг.4 — то же, с дополнительным силовым ключом и дополнительным источником напряжеНия в выходной цепи.

Устройство (фиг.l, 3 и 4) содержит источник 1 постоянного напряжеНия, к выходу которого подключены основной силовой ключ 2 и дополнительный силовой ключ 3 через ограничивающий резистор 4, а также LCD-фильтр

5, в который входят дроссель 6, кон— денсатор 7, переключающий диод 8; К выходу LCD-фильтра подключена нагрузка 9. E схему 10 управления, соединенную с управляющими входами ключей 2 и 3, входят задающий генератор

11, формирователь 12 сигнала дополнительного силового ключа, анализатор 13 состояния переключающего диода 8, узел 14 сравнения, схема 15 совпадения, модулятор 16, формироваватель 17 сигнала основного силового ключа. Кроме того, устройства (фиг.3 и 4) содержат силовой импульсный трансформатор 18, выпрямитель 19 и узел 20 первичного запуска с гальванической развязкой, а устройство на фиг.4 содержит дополнительный источник 21 напряжения.

На фиг.1-4 приняты обозначения:

UBx — постоянное входное напряжение на.выходе источника 1; UBL1x выходное напряжение на нагрузке 9; U3 напряжение на переключающем диоде 8;

U — напряжение на выходе задающезг го генератора 11> U — напряжение на выхоце анализатора 13; U, — напряжение на выходе схемы 15 совпадения, U — напряжение на выходе модулятора 16; U „ — напряжение дополнительного источника 21.

Устройство по фиг.l работает следующим образом (для пояснения его

?7247 2 (>

55 работы на фиг.2 приведены временные диаграммы), При подаче постоянного напряжения

U „ на схему 10 управления начинает работать задающий генератор 11, напряжение на его выходе имеет вид, показанный на диа.грамме ч. Зто напряжение через формирователь 12,сигнала дополнительного силового ключа 3 поступает на дополнительный ключ 3, открывая его на время действия данного сигнала. Дополнительный ключ 3 через ограничивающий резистор 4 подключает источник 1 постоянного напряжения к входу LCD-фильтра 5. Импульс тока этой цепи определяется ограничивающим резистором 4, причем при всех допустимых изменениях напряжения источника 1 величина тока дополнительного силового ключа 3 не превышает предельно допустимого значения. Указанный импульс тока воздействует на переключающий диод 8,. закрывая его (диаграмма 6, момент времени t — t„ ).

Напряжение U на переключающем диоде

8 контролируется анализатором 13 состояния. При достижении им выбранного значения U„,р (диаграмма б, момент времени С ) напряжение Пс„ на выходе анализатора 13 состояния скачкообразно изменяется, переходя из "0" в "1" (диаграмма 8).Напряжение U „ одновременно с напряжением U,. с выхода задающего генератора 11 подается на схему 15 совпадения. На время совпадения указанных двух напряжений на выходе схемы 15 совпадения формируется импульс напряжения U длительностью t, — (диаграмма г),. подаваемый на синхронизирующий вход модулятора 16. Модулятор 16 в момент времени t формирует сигнал U, дли1 тельность которого t„— t> (диаграмма д ) определяется сигналом рассогласования узла 14 сравнения. Через формирователь !7 сигнал модулятора 16 подается на основной силовой ключ 2, открывая его и тем самым подключая источник 1 постоянного напряжения к нагрузке 9 через дроссель 6

LCD-фильтра 5. Переключающий диод 8 к этому моменту уже полностью закрыт.

С приходом следующего импульса задающего генератора указанный процесс повторяется.

Устройство по фиг.3, представляющее собой конвертор напряжения, работает следующим образом. з 1327

При подаче напряжения U „ на схему 10 управления через узел первичного запуска 20 начинает работать задающий генератор 11. Через формирователь 12, имеющий гальваническую развязку, это напряжение поступает на дополнительный силовой ключ 3, открывая его на время действия сигнала.

Дополнительный ключ 3 через ограчичи- lp вающий резистор 4, трансформатор 18 и выпрямитель 19 подключает источник

1 постоянного напряжения к входу LCDфильтра 5.

Импульс тока в цепи дополнитель- 15 ного силового ключа 3 определяется в основном ограничивающим резистором 4, причем при всех допустимых изменениях напряжения источника 1 величина тока дополнительного силового ключа 2р

3 не превышает предельно допустимого значения. Указанный импульс тока через силовой импульсный трансформатор 18, выпрямитель 19 воздействует на переключающий диод 8, закрывая 25 его.

Напряжение U на переключающем диоде 8, контролируемое анализатором 13 состояния, увеличивается по мере закрывания диода, и при дости- gp жении им выбранного значения Пп, напряжение U на выходе анализатора 13 состояния скачкообразно изменяется, переходя из "0" в "1". Это напряжение одновременно с напряжением U „ с выхода задающего генератора 11 подается на схему 15 совпадения. На время совпадения указанных двух напряжений на выходе схемы 15 совпадения формируется импульс напряжения U, 4p подаваемый на синхронизирующий вход модулятора 16.

Модулятор 16 формирует сигнал U длительность которого определяется сигналом рассогласования узла 14 сравнения. Через формирователь 17, имеющий гальваническую развязку, сигнал с модулятора 16 подается на основной силовой ключ 2, открывая его и тем самым подключая источник 1 постоянного напряжения к нагрузке 9 через силовой импульсный трансформатор

18, выпрямитель 19, дроссель 6 LCDфильтра 5. Переключающий диод 8 к этому моменту уже полностью закрыт.

По окончании импульса U„ LCD-фильтр

5 работает как в обычном ключевом стабилизаторе.

247

С приходом следующего импульса saдающего генератора 11 указанный процесс повторяется.

Устройство по фиг.4 представляет собой конвертор напряжения с дополнительным источником напряжения и дополнительным ключом во вторичной цепи конвертора и работает следующим образом.

При подаче напряжения Uö„ на схему 10 управления через узел 20 первичного запуска начинает работать. задающий генератор 11.. Сигнал U „ с выхода задающего генератора 11 через формирователь 12 поступает на дополнительный силовой ключ 3, открывая его на время действия данного сигнала. Дополнительный ключ 3 через ограничивающий резистор 4 подключает дополнительный источник 21 постоянного напряжения к переключающему диоду 8 LCD-фильтра 5. Импульс тока в цепи дополнительного силового ключа

3 и ограничивающего резистора 4 определяется величиной напряжения дополнительного источника 21 и величиной сопротивления ограничивающего резистора 4 и не превышает допустимого для силового ключа 3 значения.

Указанный импульс тока воздействует на переключающий диод 8, закрывая его. Напряжение U на переключающем диоде по мере его закрывания увеличивается. Оно контролируется анализатором 13 состояния, и при достижении им выбранного значения U напряжение

U, на выходе анализатора 13 состояния скачкообразно изменяется, переходя из "0" в "1". Это напряжение

U одновременно с напряжением U3 с выхода задающего генератора ll подается на схему 15 совпадения, и на время совпадения указанных двух напряжений на выходе схемы 15 совпадения формируется импульс напряжения

U, подаваемый на синхронизирующий . вход модулятора 16.

Модулятор 16 формирует сигнал Uм длительность которого определяется сигналом рассогласования узла 14 сравнения. Через формирователь 17,. имеющий гальваническую развязку, сигнал с модулятора 16 подается- на основной силовой ключ 2, открывая его и тем самым подключая источник 1 постоянного напряжения к нагрузке 9 через силовой импульсный трансформатор

18, выпрямитель 19, дроссель 6 LCD5 фильтра 5. Переключающий диод 8 к этому моменту уже полностью закрыт.

По окончании импульса U LCD-фильтр

5 работает как в обычном ключевом стабилизаторе.

С приходом следующего импульса с задающего генератора 11 указанный процесс повторяется.

1327

Ф о р м у л а и э о б р е т .е н и я 10

Способ преобразования постоянного напряжения в постоянное, заключающийся в подключении источника постоянного тока к нагрузке через L(LC) ôèëüòð с помощью периодически замыкаемого 15 и размыкамого силового ключа после,довательной цепи и последующего замыкания входа L(LC) ôèëüòðà накоротко с помощью размыкаемого и замыкаемого

247 6 соответственно силового ключа параллельной цепи и использования искусственной коммутации для закрывания указанных силовых ключей, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения динамических потерь и IIoBbllIIBIIHH

КПД,через дополнитсльный силовой ключ и ограничительный резистор от упомянутого или дополнительного источника постоянного тока на силовой ключ параллельной цепи подают запирающий импульс тока нормированной величины, анализируют состояние силового ключа параллельной цепи и на стадии восстановления его обратного сопротивления включают силовой ключ последовательной цепи, после открывания Ко торого дополнительный силовой ключ закрывают.

1327247!

327247

Составитель Т.Добровольскис

Техред Л. Олейник Корректор А. Ильин

Редактор M.Äûëûí

Заказ 3406/53 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4