Стабилизирующий источник вторичного электропитания

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания, сопряженным с первичным источником постоянного напряжения высокого уровня. Цель изобретения - повышение КПД и надежности работы. Силовой тракт устр-ва составляют последовательно включенные регулируюшие тран54зисторы 1-3, дроссели 8, 4, инвертор, выполненный на транзисторах 26-29 и снабженный выходным трансформатором 30, выпрямитель 31 и фильтр 32. Накапливаемая в заш.итных конденсаторах 20-22 и дросселе 8 энергия рекуперируется в нагрузку 37. При этом суммарное напряжение на регулируюш.их транзисторах 1-3 не превышает входного. Вспомогательный 23 и сглаживаюший 24 конденсаторы обеспечивают точное деление напряжения на регулируюших транзисторах 1-3. Принятое включение сглаживаюш,его конденсатора 24 позволяет также ограничить величину перенапряжения , возникающего на транзисторах 26-29 инвертора на этапе реверсирования тока в индуктнвностях рассеяния выходного трансформатора 30. Дроссель 8 и защитные конденсаторы 20-22- формируют безопасные траектории включения и выключения регулирующих транзисторов 1-3. 2 ил. с $3 (Л с со 00 05 ос ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

m 4 G 05 F 1 56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ВСГ »"" "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯЦ,,: ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 4138784/24-07 (22) 24.10.86 (46) 07.04.88. Бюл. № 13 (71) Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова (72) Г. А. Белов и В. А. Баймулкин (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 675554, кл. Н 02 М 3/155, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 913351, кл. G 05 F 1/56, 1980. (54) СТАБИЛИЗИРУЮШИЙ ИСТОЧНИК

ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания, сопряженным с первичным источником постоянного напряжения высокого уровня. Цель изобретения — повышение КПД и надежности работы. Силовой тракт устр-ва составляют последовательно включенные регулирующие транÄÄSUÄÄ 1386979 А i зисторы 1 — 3, дроссели 8, 4, инвертор, выполненный на транзисторах 26 — 29 и снабженный выходным трансформатором 30, выпрямитель 31 и фильтр 32. Накапливаемая в защитных конденсаторах 20 — 22 и дросселе 8 энергия рекуперируется в нагрузку 37. При этом суммарное напряжение на регулирующих транзисторах 1 — 3 не превышает входного. Вспомогательный 23 и сглаживающий 24 конденсаторы обеспечивают точное деление напряжения на регулирующих транзисторах 1 — 3. Принятое включение сглаживающего конденсатора 24 позволяет также ограничить величину перенапряжения, возникающего на транзисторах

26 — 29 инвертора на этапе реверсирования тока в индуктивностях рассеяния выходного трансформатора 30. Дроссель 8 и защитные конденсаторы 20 — 22 формируют безопасные траектории включения и выключения регулирующих транзисторов 1 — 3. 2 ил.

1386979

„!

Изобретение относится к электротехнике предназначено для использования при еализации электроснабжения потребиелей от первичного источника с высо:ким уровнем постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности работы.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема стабилизирующего источника вторичного электропитания; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов, ллюстрирующие его принцип действия.

Источник содержит регулирующие транисторы 1 — 3 (фиг. 1), первый дроссель 4 первой обмоткой 5, выполненной с промеуточным отводом, второй 6 и третьей 7 бмотками, второй дроссель 8, первый 9 и торой 0 обратные диоды, разрядный диод 11, разрядный реактор 12, зарядные диоды 13 — 15, развязывающие 16 и 17 и вспомо ательные 18 и 19 диоды, основной 20 и ополнительные 21 и 22 защитные конденаторы, вспомогательный 23 и сглаживаюий 24 конденсаторы, блок 25 управления, нвертор с транзисторами 26 — 29 и выход ным трансформатором 30, силовой выпрями-! гель 31 и силовой конденсаторный фильтр 32.

Схема содержит также положительный ролюс 33, отрицательный полюс 34 первичного источника постоянного напряжения и йыходные выводы 35 и 36 для подключейия нагрузки 37.

Регулирующие транзисторы 1 — 3 вклю чены последовательно. Коллектор регулируюего транзистора 1 соединен с плюсовым олюсом 33. Один из питающих выводов нвертора, связанный с эмиттерами транисторов 27 и 29 подключен к минусовому Полюсу 34, другой питающий вывод, свя занный с коллекторами транзисторов 26 и

28, — к концу обмотки 5 дросселя 4, а выход через силовые выпрямитель 31 и фильтр

32 — .к выходным выводам 35 и 36. Катод обратного диода 9 соединен с эмиттером регулирующего транзистора 3, а анод — с минусовым полюсом 34, подключенным к первой обкладке сглаживающего конденсатора 24.

Вход блока 25 управления подключен к выходу силового фильтра 32, а выходы — к базовым цепям регулирующих транзисторов 1 — 3 и управляющим входом инвертора (к базовым цепям транзисторов 26 — 29).

Обкладки защитного конденсатора 20 через зарядные диоды 13 и 14 соединены с эмиттерами регулирующих транзисторов 1 и 2. Анод развязывающего диода 16 подключен к промежуточному отводу обмотки

Б дросселя 4. Защитный конденсатор 21 включен между коллектором регулирующего транзистора 1 и анодом зарядного диода 13, а защитный конденсатор 22 — между анодом зарядного диода 14 и началом обмотки 6 дросселя 4, соединенным через зарядный диод 15 с эмиттером регулирующего транзистора 3. Анод развязывающего

ЗО

55 диода 17 подключен к концу обмотки 5 дросселя 4, Вспомогательный конденсатор

23 через вспомогательные диоды 18 и 19 соединен параллельно с защитным конденсатором 20. Катоды развязывающих диодов

16 и 17 подключены к обкладкам вспомогательного конденсатора 23. Вторая обкладка сглаживающего конденсатора 24 соединена с катодом развязывающего диода 17. Один из выводов дросселя 8 подключен к эмит.теру регулирующего транзистора 3, а другой вывод — к началу обмотки 5 и концу обмотки 7 дросселя 4. Конец обмотки 6 последнего через последовательно включенные разрядный диод 11 и разрядный реактор 12 соединен с минусовым выводом 34, подключенным через обратный диод 10 к началу обмотки 7 дросселя 4.

Устройство работает следующим образом.

Пусть к моменту времени (о (фиг. 2) открыты транзисторы 26 и 29 инвертора и регулирующие транзисторы 1 — 3. Защитные конденсаторы 21 и 22 разряжены, обратные диоды 9 и 10 и все остальные несиловые диоды закрыты. Блок 25 управления обеспечивает стабилизацию выходного напряжения источника посредством широтно-импульсной модуляции сигналов управления, причем частота переключений транзисторов 26 — 29 инвертора меньше частоты переключений регулирующих транзисторов 1 — 3 в 2 раза. Этим обеспечивается симметричный режим работы выходного трансформатора 30. В момент времени (о блок 25 управления вырабатывает сигнал на запирание транзистора l u он запирается. Ток дросселя 4 при этом замыкается по цепи: первичный источник постоянного напряжения — конденсатор 2!в диод 13 — открытые транзисторы 2 и 3— дроссель 8 — обмотка 5 дросселя 4 — транзистор 26 — первичная обмотка трансформатора 30 — транзистор 29. В момент времени ti напряжение на конденсаторе 21 достигает величины Ы вЂ” (U23 + U24) где

Uï — напряжение первичного источника;

U23 и U24 — напряжения на конденсаторах

23 и 24, и ток дросселя 4 замыкается по цепи: открытые транзисторы 2 и 3 дроссель 8 — обмотка 5 дросселя 4 — транзистор 26 — первичная обмотка трансформатора 30 — транзистор 29 — конденсаторы 24 и 23 — диоды ll8 и !3. При этом происходит частичный разряд конденсаторов

23 и 24 током дросселя 4.

В момент времени t2 сигналом с блока 25 управления запирается транзистор 2 и ток дросселя 4 замыкается через конденсатор

20 и диод 4. В момент времени t„-; напряжение на конденсаторе 20 достигает величины напряжения на конденсаторе 23 и ток дросселя 4 замыкается через диоды 19 и

14, транзистор 3, дроссель 8, обмотку 5, транзисторы 26 и 29, первичную обмотку трансформатора 30, конденсатор 24.

1386979

Формула изобретения

В момент времени t4 транзистор 3 сигналом с блока 25 управления запирается, а ток дросселя 4 замыкается через конденсатор 22 и диод 15. В момент времени напряжение на конденсаторе 22 достигает величины напряжения на конденсаторе

24, диод 19 запирается, ток дросселя 4 замы-. кается по цепи: транзистор 26 — первичная обмотка трансформатора 30 — транзистор 29 — обратный диод 9 — дроссель 8.

Напряжение на обмотке 5 дросселя 4 меняет свою полярность и становится равным напряжению выходной цепи источника вторичного электропитания, приведенному к первичной обмотке трансформатора 30. Под действием напряжения на обмотке 7 дросселя 4 ток через дроссель 8 и диод 9 уменьшается, а через диод 10 возрастает. В момент времени 4 ток в дросселе 8 уменьшается до нуля и диод 9 запирается напряжением на обмотке 7 дросселя 4. На последующем интервале (te и t7) ток дросселя 4 протекает через диод 10.

В момент времени 1т сигналом с блока 25 управления происходит запирание транзисторов 26 и 29 и одновременное отпирание транзисторов 27 и 28 инвертора, а также регулирующих транзисторов 1 — 3. Напряжение U. первичного источника прикладывается к дросселю 8, что вызывает нарастание тока через диод 10. Одновременно меняется направление тока в первичной обмотке трансформатора 30. Напряжение на этой обмотке возрастает до напряжения на конденсаторе 24 из-за наличия индуктивностей рассеяния обмоток указанного трансформатора. Ток дросселя 4 перераспределяется между первичной обмоткой трансформатора 30 и конденсатором 24, вызывая заряд этого конденсатора.

В момент времени fg TQK в первичной обмотке трансформатора 30 достигает величины тока нагрузки, приведенного к первичной обмотке, и открываются диоды силового выпрямителя 31. При этом напряжение на первичной обмотке трансформатора

30 уменьшается до величины напряжения на нагрузке 37, приведенного к первичной обмотке и диод 17 запирается.

В момент времени t9 диод 10 запирается, ток дросселя 4 замыкается через открытые транзисторы 1 — 3, дроссель 8, транзисторы 27 и 28 и первичную обмотку трансформатора 30. Конденсатор 23 подзаряжается примерно до напряжения на полуобмотке дросселя 4, равного (U.— UH), где U. — напряжение на нагрузке 37, приведенное к первичной обмотке трансформатора 30. Одновременно начинается разряд конденсаторов 20 — 22. Ток разряда указанных конденсаторов меняется по синусоидальному закону и протекает по цепи: конденсаторы 20 — 22 — транзисторы 1 — 3 — дроссель 8 — обмотка 5 дросселя 4 — транзистор 28 — первичная обмотка трансформатора 30 — транзистор 27 — реактор 12— диод 11 — обмотка 6 дросселя 4. Собственная частота указанного колебательного контура определяется суммарной емкостью последовательно соединенных конденсаторов

21 — 22 и суммарной индуктивностью дросселя 8 и реактора 12. Разряд конденсаторов

20 — 22 происходит на противо-ЭДС,-равную

UH, поскольку напряжение на обмотке 6 дросселя 4 компенсирует напряжение на обмотке 5 этого дросселя.

В момент времени 1 0 напряжения на конденсаторах 20 — 22 уменьшаются до нуля, открывается диод 15 и энергия, накопленная в реакторе 12, сбрасывается в нагрузку 27. В дальнейшем до момента времени

t i запирания транзистора 1 процессы в источнике аналогичны процессам в обычном импульсном регуляторе напряжения.

В момент времени t ai на выходе блока

25 управления появляется импульс на запирание транзистора 1. Начиная с этого момента времени, процессы в источнике повторяются в указанном порядке.

Таким образом, в предлагаемом источнике энергия, накапливаемая в защитных конденсаторах 20 — 22 и дросселе 8, регулируется в нагрузку 37. При этом суммарное напряжение на регулирующих транзисторах

1 — 3 не превышает входного. Принятое включение сглаживающего конденсатора 24 обеспечивает ограничение величины перенапряжения, возникающего на транзисторах 26 — 29 инвертора на этапе реверсирования тока в индуктивностях рассеяния выходного трансформатора 30.

Стабилизирующий источник вторичного электропитания, содержащий N последовательно включенных регулирующих транзисторов, коллектор первого из которых соединен с выводом для подключения плюсового полюса первичного источника постоянного напряжения, инвертор, один из питающих выводов которого подключен к выводу для подключения минусового полюса первичного источника постоянного напряжения, другой питающий вывод — к концу первой обмотки первого дросселя, выполненной с N — 2 промежуточными отводами, а выход через силовые выпрямитель и фильтр — к выводам для подключения нагрузки, первый обратный диод, катод которого соединен с эмиттером N-го регулирующего транзистора, а анод — с выводом для подключения минусового полюса первичного источника постоянного напряжения, подключенным к первой обкладке сглаживающего конденсатора, блок управления, вход которого подключен к выходу силового фильтра, а выходы — к базовым цепям регулирующих транзисторов и управляющим входам инвертора, N — 2 последовательно вклю1386979

ЦНЭ1 а

1нг

0 инэг а и

П эа о

Фиг. 2

Составитель Л. Морозов

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 1221/47 Тираж 856 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ч ных основных защитных конденсаторов, о ладки которых через N — 1 зарядных диод соединены с эмиттерами первого и п ледующих вплоть до (N — 1) -ro регулирую их транзисторов, N — 2 развязывающих диодов, аноды которых подключены к промежуточным отводам первой обмотки первого дросселя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности работы, в него введены два дополнительных з щитных конденсатора, N — 2 вспомогательн х конденсаторов, N — 1 вспомогательн х диодов, N-й зарядный диод, (N — 1)-й р звязывающий диод, разрядный диод, в орой обратный диод, разрядный реактор, в орой дроссель, а первый дроссель снабж н второй и третьей обмотками, причем п рвый дополнительный защитный конденс тор включен между коллектором первого р гулирующего транзистора и анодом перв го зарядного диода, а второй дополнительный защитный конденсатор — между gp анодом (N — 1)-го зарядного диода и началом второй обмотки первого дросселя, 7,НЭ

0 4ээ

Внгв

"Н 260

7гнэгв, Ынэгв а

t Н27, снг60 анэ г7, ггнэгВ 0

02Г

0 иг, а игга ггг77 а эв

4160

470 соединенным через N-й зарядный диод с эмиттером N-го регулирующего транзистора, анод (N — 1) -го развязывающего диода подключен к концу первой обмотки первого дросселя, вспомогательные конденсаторы через вспомогательные диоды соединены параллельно с основными защитными конденсаторами, катоды развязывающих диодов подключены к обкладкам соответствующих вспомогательных конденсаторов, вторая обкладка сглаживающего конденсатора соединена с катодом (N — 1)-го развязывающего диода, один из выводов второго дросселя подключен к эмиттеру N-го регулирующего транзистора, а другой вывод — к началу первой и концу третьей обмоток первого дросселя, конец второй обмотки последнего через последовательно включенные разрядный диод и разрядный реактор соединен с выводом для подключения минусового полюса первичного источника постоянного напряжения, подключенным через второй обратный диод к началу третьей обмотки первого дросселя.