Стабилизирующий преобразователь напряжения

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей. В преобразователе при воздействии дестабилизирующих факторов осуществляется поддержание неизменной и минимальной мощности , выделяемой на регулирующем элементе (РЭ) 14, путем образования зависимости между напряжением на вторичной обмотке 8 трансформатора 6 от мощности, выделяемой на РЭ 14. Для этого используется выпрямитель 17 с фильтром и делитель 18 напряжения, а также дополнительная обмотка 19 трансформатора 10. При этом обеспечивается и гальваническое разделениемежду выходными и входными цепями. 1ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ЛЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4656402/07 (22) 27.02.89 (46) 28.02.91. Бюл, М 8 (72) А.Н. Якушкин и В.В. Милеев (53) 621.316,722.1(088.8) (56) Источники электроэнергии РЭА; Справочник/Под ред, Г,С. Найвельта. — M.: Радио и связь, 1985, с. 225, рис. 6I1.

Источники электропитания на полупроводниковых приборах/Под ред, С.Д. Додика—

M.: Сов, радио, 1969, с. 397, рис,lX.13. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной ра„„5U „„1 631530 А1 диоэлектронной аппаратуры. Кель изобретения — повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей. В преобразователе при воздействии дестабилизирующих факторов осуществляется поддержание неизменной и минимальной мощности, выделяемой на регулирующем элементе (РЭ) 14, путем образования зависимости между напряжением на вторичной обмотке 8 трайсформатора 6 от мощности, выделяемой на РЭ 14. Для этого используется выпрямитель 17 с фильтром и делитель 18 напряжения, а также дополнительная обмотка 19 трансформатора 10. При этом обеспечивается и гальваническое разделение между выходными и входными цепями. 1ил.

1631530

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры, Цель изобретения — повышение КПД и улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже представлена структурная схема стабилизирующего преобразователя напряжения.

Предлагаемый преобразователь содержит последовательно соединенные между входными 1 и выходными 2 выводачи регулирующий элемент 3, подключенный управляющим входом к выходу узла 4 управления, преобразователь 5 напряжения с силовым трансформатором 6, имеющим первичную 7 и вторичную 8 обмотку, и выпрямитель 9, а также регулирующий трансформатор 10, имеющий первичную 11 и вторичную 12 обмотки, выпрямитель 13, регулирующий элемент 14, соединенный управляющим входом с выходом узла 15 управления, и делитель 16 напряжения, подключенный к выходным выводам 2. При этом вход узла 15 управления подключен к выходу делителя

16 напряжения, а вторичная обмотка 12 регулирующего трансформатора 10 соединена со входом выпрямителя 13, к выходу которого подключен регулирующий элемент 14. Кроме того устройство содержит выпрямитель 17 с фильтром и делитель 18 напряжения, а регулирующий трансформатор 10 снабжен дополнительной обмоткой

19, которая подключена к входу выпрямителя 17 с фильтром, соединенного выходом делителем 18 напряжения, выход которого, соединен с входом узла 4 управления. Кроме того, вторичная обмотка 8 силового транс,форматора 6 и первичная обмотка 11 регулирующего трансформатора 10 соединены последовательно и подключены к вхощу выпрямителя 9.

При подаче постоянного напряжения

U»< на входные выводы 1 устройства это напряжение через регулирующий элемент 3 поступает на преобразователь 5 напряжения, где преобразуется в переменное напряжение прямоугольной формы (типа меандр) и подается на первичную обмотку 7 трансформатора 6. С вторичной обмотки 8 трансформатора 6 переменное напряжение необходимой величины через первичную обмотку 11 трансформатора 10 подается на выпрямитель 9, с выхода которого напряжение поступает на выходные выводы 2. Через вторичную обмотку 8 трансформатора 6 и первичную обмотку t1 трансфо(>матора 10 протекает ток, определяемый током нагруз ки, подключаемой к выходным выводам 2.

Часть выходного напряжения с делителя 16 t0 . изменяется ток, протекающий в цепи вто15

25

35

Управляющий сигнал с выхода узла 4 пода40 ется на управляющий вход регулирующего

55 поступает на узел 15 управления, где сравнивается с эталонным. Усиленный сигнал рассогласования с выхода узла 15 подается на управляющий вход регулирующего элемента 14. Регулирующий элемент 14 под действием управляющего сигнала либо приоткрывается, либо призакрывается, воздейств я через выпрямитель 13 на вторичную обмотку 12 трансформатора 10 . При этом ричной обмотки 12 трансформатора 10 и, следовательно, меняется эквивалентное сопротивление в цепи первичной обмотки 11 трансформатора 10, а значит и напряжение на первичной обмотке 11. Напряжение на входных выводах 2 равно разнице между напряжениями на вторичной обмотке 8 трансформатора 6 и на первичной обмотке

11 трансформатора 10.

При воздействии различных дестабилизирующих факторов (изменения входного напряжения, тока нагрузки, температуры окружающей среды и т.д,) вырабатываемый узлом 15 управляющий сигнал устанавливает состояние регулирующего элемента 14, при котором падение напряжения на первичной обмотке 11 трансформатора 10 имеет такую величину, которая, вычитаясь из напряжения на вторичной обмотке 8 трансформатора 6, обеспечивает необходимое стабильное напряжение на выходных выходах 2, Одновременно с изменением напряжения на первичной обмотке 11 трансформатора 10 изменяется напряжение на дополнительной обмотке 19, которое через выпрямитель 17 и делитель 18 поступает на вход узла 4 управления, где сравнивается с эталонным напряжением, элемента 3, При этом изменение напряжения на обмотке 11 и соответственно на обмотке 19 трансформатора 10 приводит к изменению напряжения на выходе выпрямителя 17, напряжения на входе узла 4 управления, а следовательно, управляющего сигнала, поступающего на регулирующий элемент 3. Изменяется состояние регулирующего элемента 3 и изменяется напряжение, поступающее на преобразователь 5.

Соответственно изменяется напряжение на обмотках трансформатора 6. Причем напряжение на обмотке 8 трансформатора 6 поддерживается регулирующим элементом 3 на таком уровне, при котором падение напряжения на обмотке 11 трансформатора 10 остается неизменным (т.е. диапазон регулирования трансформатора 10 минимален), а потери, мощности на регулирующем элементе 14 минимальны (т.к. его диапазон регули1631530 рования также минимален) и не изменяются при воздействии дестабилизирующих факторов. Таким образом введение обмотки 19, выпрямителя 17, делителя 18 и их связей позволяет образовать зависимость между напряжением на вторичной обмотке силового трансформатора 8 от мощности выделяемой на регулирующем элементе 14, Регулирующий элемент 14, работающий в непрерывном режиме, обеспечивает высокое качество выходного напряжения устройства (высокую стабильность, хорошие динамические характеристики и т,д.).

Регулирующий элемент 3 может работать как в непрерывном режиме, так и в импульсном режиме. В последнем случае

КПД устройства выше.

Таким образом, регулирующий элемент

14 поддерживает неизменным при воздействии дестабилизирующих факторов напряжение на выходных выводах 2, а регулирующий элемент 3 поддерживает неизменной выделяемую мощность на регулирующем элементе 14, Причем эта мощность минимальна, так как диапазон регулирования регулирующего элемента 14 и регулирующего трансформатора 10 минимален.

Уменьшение рассеиваемой мощности в регулирующем элементе 14 приводит к уменьшению массы и габаритов теплоотводящих конструкций и всего устройства в целом.

Уменьшение диапазона регулирования регулирующего трансформатора 10 позволяет уменьшить напряжение на его обмотках, а следовательно, количество витков и габаритную мощность трансформатора. При этом также уменьшаются масса и габариты.

Кроме того, в предложенном устройстве обеспечивается гальваническое разделение между входными и выходными цепями устройства, что важно для высоковольтных и высокопотенциальн ых стабилизирующих преобразователей напряжения, При высоких напряжениях и высоких потенциалах на выходных выводах 2 стабилизирующего преобразователя напряжения, когда требуется герметизация компаундами элементов, включенных во вторичной цепи силового трансформатора

6, уменьшение рассеиваемой мощности в регулирующем элементе 14 приводит к снижению массы и объема заливочного компаунда и дополнительному уменьшению массы и габаритов теплоотводящих конст5 КПД и улучшаются массогабаритные показатели при обеспечении высокого качества вы10

50 рукций, поскольку их эффективность в залитом компаундом объеме снижается.

Таким образом, в стабилизирующем преобразователе напряжения повышается ходного напряжения и гальванического разделения между входными и выходными цепями устройства. Наиболее эффективно использование стабилизирующего преобразователя напряжения в высоковольтных и высокопотенциальных источниках вторичного электропитания.

Формула изобретения

Стабилизирующий преобразователь напряжения, содержащий первый регулирующий элемент, соединенный управляющим входом с выходом первого узла управления, первый делитель напряжения, подключенный к выходным выводам, выход которого соединен с входом первого узла управления, силовой трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки, первый выпрямитель, выходом подключенный к выходным выводам, а также регулирующий трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки, причем втричная обмотка регулирующего трансформатора соединена с входом второго выпрямителя, к выходу которого подключен первый регулирующий элемент, отл ича ю щийся тем, что,c целью повышения КПД и улучшения массогабаритных показателей, в него введены преобразователь напряжения, второй регулируемый элемент, второй узел управления, третий выпрямитель с фильтром и второй делитель напряжения, а регулирующий трансформатор снабжен второй обмоткой, которая подключена к входу третьего выпрямителя с фильтром, соединенного выходом с вторым делителем напряжения, выход которого подключен к входу второго узла управления, выходом соединенного с управляющим входом второго регулирующего элемента, который включен между входным выводом и входом преобразователя напряжения, выход которого подключен к первичной обмотке силового трансформатора, кроме того, вторичная обмотка силового трансформатора и первичная обмотка регулирующего трансформатора соединены последовательно и подключены к входу первого выпрямителя.