Стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания повышенной надежности и может быть использовано для питания мощной радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение уровня предельных мощностей и надежности за счет исключения лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах . Регулируюш г1е транзисторы 4, 5, 6 работают поочередно и управляются (Л

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (5ц 4 H 02 М 3/335 С 05 F 1/46

ЗСЕС%93Н 4 Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !3 „ ...13

БИЫЛН1)ТЕ/.";

К А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4056328/24-07 (22) 14.04.86 (46) 07.09.88. Бюл. М 33 (71) Горьковский политехнический институт им. А.А.Жданова (72) М.Г.Тылес, С.Ю.Панфилов, И.В.Полетаев и А.Е.Николаева (53) 621. 316. 722. 1 (088 ° 8) (56) Ван-Вельтхоовен. Коппе. Преобразователи с размагничивающей обмоткой в источниках питания. — Электроника, 1978, N - 3, с. 56, рис. 8.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1169109, кл . Н 02 M 3/335, 1983 .

7 (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам электропитания повышенной надежности и может быть использовано для питания мощной радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение уровня предельных мощностей и надежности за счет исключения лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах. Регулирующие транзисторы 4, 5, 6 работают поочередно и управляются

1422324 блоком управления 31. Когда регули.рукнций транзистор 4 открыт, увеличивается ток в первичной обмотке 16 трансформатора 13, намагничивая его в прямом направлении. Ток вторичной обмотки 19, протекая также по дополнительным обмоткам 26 и 30 трансформаторов 14 и 15,.намагничивает их. . В обратном направлении. При включении регулирующего транзистора 4 происходит естественное размагничивание

Изобретение относится к вторичным

Источникам электропитания повышенной надежности и может быть использовано для питания мощной радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение уровня предельных мощностей и надежности стабилизатора за счет исключения лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах.

На чертеже представлена схема ста билизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор состоит из трех однотактных преобразовательных ячеек, работающих на общий DLC-фильтр 1-2-3.

Каждая из однотактных ячеек со, держит регулирующий транзистор 4(5,6), рекуперационный 7 (8,9) и выпрямительный 10 (11,12) диоды, силовой трансформатор 13 (14, 15) с первичной

16 (17, 18), вторичной 19 (20,21), размагничивающей 22 (23,24), первой

25 (26,27) и второй 28 (29,30) до-полнительными обмотками. Стабилизатор имеет блок 31 управления °

Начало первичной обмотки 16 (17, 18) каждого силового трансформатора

f3 (14,15) соединено с положительным входным выводом стабилизатора и катодом рекуперационного диода 7. (8,9}, Анод рекуперационного диода 7 (8,9) соединен с концом размагничивающей обмотки 22 (23, 24), начало которой подключено к эмиттеру регулирующего транзистора 4 (5,6) и минусовому входному выводу стабилизатора. Начало вторичной обмотки 19 (20,21) силового трансформатора 13 (14,15) через анод-катод выпрямительного диода трансформатора 13 через размагничивающую обмотку 22 и, рекуперационный диод 7. Введение цепей перекрестного принудительного. перемагничивания сердечников трансформаторов 13, 14, 15 позволяет увеличить число одноФактных ячеек и повысить уровень предельных мощностей. Выход из строя любой ячейки не приводит к нарушению режима работы трансформаторов исправных ячеек. 1 ил, 2

„10 (11,12) соединено с Входом выходного DLC-фильтра 1 — 2-3, конец вторичной обмотки 19 (20 21) силового трансформатора 13 (14,15) через пер5 вую дополнительную обмотку 26 (27,25) трансформатора 14 (15,13) и вторую дополнительную обмотку 30 (28,29) трансформатора 15 (13, 14) соединен с общим выводом DLC-фильтра. 1-2-3, 10 Дополнительные и вторичные обмотки включены согласно. Вход блока 31 управления соединен с. входными вывода"ми, а выходы — с соответствующими управляющими входами регулирующих транзисторов 4 — 6.

За счет введения цепей перекрестного принудительного перемагничивания сердечников силовых. трансформато20 ров может быть увеличено число однотактных ячеек и, следовательно, можно повысить уровень предельных мощностей а за счет исключения возможности ла.винообразного нарастания неисправности в аварийных режимах — повысить надежность стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

Регулирующие транзисторы 4 — б. работают поочередно и управляются

Ъ широтно-модулированными импульсами напряжения, формируемыми блоком 31

35 управления в зависимости от рассогла- . сования выходного и эталонного напряжений, сдвинутыми на треть периода коммутации устройства, и длительностью не более 0,33Т, где Т вЂ” период коммутации.

3 14223

Когда регулирующий транзистор 4 открыт, выпрямительный диод 10 проводит ток и энергия поступает через дроссель 2 И.С-фильтра 1-2-3- в на5 грузку стабилизатора. При этом начинает увеличиваться намагничивающий . ток в первичной обмотке 16 силового трансформатора 13, намагничивая его в прямом направлении. Ток вторичной 10 обмотКи 19 также протекает по дополнитеЛьным обмоткам 26 и 30 трансформаторов 14 и 15, намагничивая их в обратном направлении. Когда регулирующий трансформатор 4 выключается, 15 выпрямительный диод 10 запирается и энергия, накопленная в дросселе 2

DLC-фильтра 1-2-3, передается в нагрузку стабилизатора.

Одновременно с этим намагничиваю- 20 щий ток силового трансформатора 13 начинает убывать, протекая через размагничивающую обмотку 22 и рекуперационный диод 7, т.е, происходит процесс естественного размагничивания 25 трансформатора 13.

При включении регулирующего транзистора 5 начинает проводить диод 11 и энергия через дроссель 2 DLC-фильтра 1-2-3 начинает поступать в нагруз- 30 ку стабилизатора. При этом силовой трансформатор 14 намагничивается в прямом направлении за счет протекания тока по первичной обмотке 17., а силовые трансформаторы 15 и 13 намагничиваются в противоположном эа счет

35 протекания тока по дополнительным обмоткам 27 и 28 и вторичной обмотке

20 трансформатора 14. Когда регулирующий транзистор выключен, выпрямительный диод 1 1 закрыт и энергия, накопленная в дросселе 2, через диод

1 Ж.С-фильтра 1-2-3,передается в нагрузку стабилизатора, поддерживая ток нагрузки стабилизатора постоянным.45

Одновременно с этим происходит про- . цесс естественного размагничивания трансформатора 14 за счет протекания тока по его. размагничивающей обмотке 23 и через рекуперационный . диод 8.

При включении регулирующего транзистора 6 начинает проводить выпрямительный диод 12 и энергия через,выходной дроссель 2 DLC-фильтра 1-2-3 начинает поступать в нагрузку стабилизатора. При этом силовой трансформатор 15 намагничивается в прямом .направлении за счет протекания тока

24

4 по первичной обмотке 18, а силовые трансформаторы 13 и 14 намагничиваются в противоположном направлении за счет протекания тока по дополнительным обмоткам 25 и 29 и вторичной обмотке 21 трансформатора 15.

Когда регулирующий транзистор 6 выключен, выпрямительный диод 12 закрыт и энергия, накопленная в дррсселе 2, через диод 1 DLC-фильтра 1-2-3 передается в нагрузку стабилизатора, поддерживая ток нагрузки стабилизатора постоянным. Одновременно с этим происходит процесс естественного размагничивания силового трансформатора 15 за счет протекания тока по его размагничивающей обмотке 24 и через рекуперационный диод 9.

При подаче положительного импульса на базу регулирующего транзистора

4 все процессы повторяются °

Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе постоянного напряжения, содержащим как минимум три однотактные ячейки, сердечники каждого силового трансформатора перемагничиваются от -В до +В ( — индукция наS сыщения материала сердечника) за счет рабочих токов соседних ячеек, Достижение такого магнитного режима сердечников силовых трансформаторов при большем числе однотактных ячеек позволяет увеличить выходную мощность стабилизатора как минимум в 1,5 раза.

Кроме того, выход из строя любой однотактной ячейкй не приведет к скольнибудь заметному нарушению режимов работы трансформаторов исправных однотактных ячеек, так как цепи взаимного перемагничивания исправных ячеек сохраняются. Следовательно, не нарушаетсяорежим работы и других элементов исправных однотактных ячеек и принципиально исключается лавинообразное нарастание неисправности.

В предлагаемом стабилизаторе появ». ляется возможность дальнейшего снижения массы и габаритов sa счет снижения числа витков первичных (следовательно, вторичных и т.д.) обмоток силовых трансформаторов, так как сокращается относительное время работы регулирующих транзисторов..Число витков первичной обмотки трансформатора определяется выражением

f. S,T 6В

1422324

Ф о р мул а и з о б р е т е н и я

Составитель А. Волкова

Редактор О. Головач Техред М. Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 4437/53 Тираж 665 Подписное

BHHHIjH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где v „ — питающее напряжение, K> — коэффициент заполнения уп— равляющих импульсов, f — тактовая частота, Я,т — сечение магнитопровода сердечника трансформатора, б — размах индукции при намагничивании и перемагничивании сердечника трансформатора.

В предлагаемом стабилизаторе K>„, =

0 5 а в предлагаемом К „ „ = 0 33.

Следовательно, числа витков обмоток трансформаторов в предлагаемом стабилизаторе в 1,5 раза меньше чем в известном.

Уменьшение числа витков позволя— ет при одинаковой установленной мощности уменьшить массу силовых трансформаторов не только эа счет меньшего объема моточного провода, но и

Перейти, на другой (меньший) типоразмер сердечника и как следствие, улучшить удельные массогабаритные показатели стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий две однотактные ячей-. ки, каждая из которых содержит регулирующий,транзистор, силовой трансформатор с первичной, вторичной, раэмагничивающей и дополнительной обмотки., рекуперационный и выпрямительный диоды, причем эмиттер регулирующего транзистора каждой однотактной ячейки подключен к первому входному выводу и началу раэмагничивающей обмотки силового трансформатора, конец которой через рекуперационный диод подклю чен к второму входному вЪ|воду и началу первичной обмотки, конец которой подключен к коллектору регулирующего транзистора, управляющий вход кото10 . рого подключен к,соответствующему выходу блока управления, входом соединенного с выходными выводами, начало вторичной обмотки через последовательно соединенные выпрямительный диод и дроссель общего для ячеек выходного

- DLC-фильтра подключено к первому выходному выводу, а конец — к началу дополнительной обмотки следующей ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения предельного уровня выходных мощностей и надежности за счет исключения лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах, в него введена третья аналогичная однотактная ячейка, подключенная параллельно первым двум ячейкам, а в силовой трансформатор каждой ячейки введена вторая дополнительная обмотка, начало которой соединено с концом первой дополнитель» ной обмотки предыдущей ячейки, а конец — с вторым выходным выводом, причем начало второй дополнительной обмотки первой ячейки соединено с концом первой дополнительной обмотки третьей ячейки, а начало первой дополнительной обмотки первой ячейки соединено с концом вторичной обмотки третьей ячейки.