Импульсный преобразователь постоянного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 3/135

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876654/07 (22) 22.10.90 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Киргизский сельскохозяйственный институт им. К.И.Скрябина (72) А.Г.Курлов (56) Пасс А,E. и др. Судовая электроника, Л.:

Судостроение, 1975, с.153-154, рис,137.

Авторское свидетельство СССР

М 875557, кл, Н 02 М 3/135. 1981. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: изобретение может быть использовано в автономных блоках питания устройств автоматики и радиоаппаратуры, а также в качестве датчика при .определении величины питающего напряжения и тока нагрузки. Сущность изобретения: преобразователь содержит силовой тиристор 6, подключенный анодом или като.. Ж 1788562 А1 дом к нагрузке 5, коммутирующий тиристор

8, подключенный анодом или катодом через резистор 9 к положительному или отрицательному выводу источника питания 4 соответственно, К анодам или катодам тиристоров подключен коммутирующий конденсатор 7. Управляющий электрод коммутирующего тиристора 8 подключен к его аноду через диод 10, и к средней точке RCцепочки, состоящей из резистора 12 и конденсатора 11. Другие выводы резистора 12 подключены к аноду коммутирующего тиристора 8 или к катоду силового тиристора 6, а конденсатора 11 — к аноду силового тиристора 6 и к катоду коммутирующего тиристора 8. Управляющий электрод силового тиристора 6 подключен к его аноду через диод 14 и резистор 15, а к катоду тиристора — через конденсатор 16. Диод 13 включается в схему в случае индуктивной нагрузки. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1788562

Изобретеййе отйосится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике.

Цель изобретения — упрощение конст, рукции преобразователя и расширение его функциональных возможностей, На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя с нагрузкой, подключенной к аноду силового тиристора; на фиг. 2 — преобразователь с нагрузкой, подключенной к катоду силового тиристора; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя а) — при изменении U i, б) — при изменении

Йн.

Устройство импульсного преобразователя постоянного напряжения содержит входной 1, выходной 2 и общий 3 выводы, служащие для подключения источника постоянного напряжения 4 и нагрузки 5, силовой тиристор 6 зашунтирован цепочкой из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 7 и включенного в проводящем направлении тиристора 8 свободный вывод коммутирующего конденсатора 7 соединен с выходным выводом 2, а общая точка соединения коммутирующего конденсатора 7 и тиристора 8 подключена через первый резистор 9 к общему выводу

3, причем переход управляющий электроданод коммутирующего тиристора 8 зашунтирован встречно включенным первым диодом 10, а управляющий электрод коммутирующего тиристора 8 подключен к общей точке соединения первого конденсатора 11 со вторым резистором 12,образующих RCцепочку, которая шунтирует коммутирую-щий конденсатор 7, а также обратный диод

13,включенный между выходным 2 и общим

3 выводами; переход управляющий электрод-анод силового тиристора 6 зашунтирован встречно включенным вторым диодом

14 и третьим резистором 15, а его переход управляющий электрод-катод зашунтирован вторым конденсатором 16. Общий вывод 3 соединен с цепью нагрузки 5 через ключевой элемент 17.

Преобразователь работает следующим образом.

15 направлении и закрывает его, отключая настор 8

40

50

После подключения напряжения питания к преобразователю напряжения, при замкнутом выключателе 17 конденсатор 16 заряжается током, протекающим через резисторы 15 и нагрузку 5, При достижении определенного уровня, напряжение на конденсаторе 16 и управляющем электроде, открывает тиристор 6, Конденсатор 16 разряжается через дибд 14 и открытый тиристор 6, а коммутирующий конденсатор 7 заряжается током протекающим через резисторы 9 и открытый тиристор 6

После включения тиристора 6 конденсатор 11 заряжается током, протекающим через резисторы 12, 9 и открытый тиристор 6, Через определенный промежуток времени, определяемый величинами резисторов 12, 9 и емкостью конденсатора 11 тиристор 8 открывается. Этот промежуток определяет время прохождения тока через нагрузку 5, Конденсатор 11 разряжается через диод 10 и открытый тиристор 8, а напряжение коммутирующего конденсатора 7 прикладывается к силовому тиристору 6 в обратном грузку 5 от источника питания 4. Происходит перезарядка конденсатора 7 током, протекающим через нагрузку 5 и открытый тириЧерез определенный промежуток времени, определяемый величинами резисторы 15, нагрузки 5 и емкость 10 конденсатора

16, тиристор 6 открывается. Этот промежуток времени определяет время паузы между импульсами тока на нагрузке 5. Напряже-ние коммутирующего конденсатора 7 прикладывается к коммутирующему тиристору

8 в обратном направлении и закрывает его.

B дальнейшем процесс переключений будет повторяться.

После включения напряжения питания, при разомкнутом выключателе 17 конденсаторы 7, 11, 16 заряжаются через резисторы

9, 12, 15 и при достижении определенного уровня напряжения на управляющем электроде тиристора 8, он открывается, Конденсаторы 7 и 16 разряжаются через диод 14 и открытый тиристор 8, а конденсатор 11 разряжается через диод 10 и открытый тиристор 8 (фиг. 2) или через диод 10 подключается параллельно к конденсатору

7 (фиг. 1).

B дальнейшем схема будет находиться в таком устойчивом состоянии — "режим ожидания".

Если в "режиме ожидания" схемы включить нагрузку 5 с помощью ключа 17, то начинает заряжаться конденсатор 16 через резистор 15 и нагрузку 5. Это приводит к срабатыванию тиристора 6 и схема в дальнейшем генерирует импульсы тока через нагрузку 5.

При выключении выключателя 17 во время генерации импульсов, происходит срыв генерации импульсов. Выключение нагрузки в момент времени, когда включен тиристор 6, приводит к его выключению, за счет уменьшения тока через него до нуля.

При этом заряжается конденсатор 11 через резистор 12 и через определенное время

1788562 включается тиристор 8, Цепь, состоящая из конденсатора 11 и резистора 12 питается от заряженного конденсатора 7, т.к. этот конденсатор заряжается раньше, чем конденсатор 11, После включения тиристора 8 схема переходит в "режим ожидания".

Если выключение нагрузки произошло во время, когда включен тиристор 8, то конденсатор 16 разряжается по цепи — диод 14, конденсатор 7, открытый тиристор 8 (фиг, 1, 2). Схема находится в "режиме ожидания", В режиме генерации импульсов, при уменьшении напряжения источника питания, время заряда конденсаторов 11 и 16 увеличивается, увеличивая длительности импульсов и пауз между ними (фиг. 3, а).

Таким образом, увеличивается длительность периода повторения импульсов на нагрузке, т.е. уменьшается частота импульсов.

При увеличении напряжения питания, соответственно будет увеличиваться частота импульсов, В связи с тем, что на время паузы определяющие значение имеет сопротивление нагрузки 5 (фиг. 3, б), то по скважности импульсов можно судить о величине нагрузки 5, Отличительной особенностью работы предлагаемой схемы преобразователя, является то, что при включении питания, а равно и нагрузки в "режиме ожидания" через нагрузку потечет ток спустя время, определяемое величиной паузы, В режиме генерации импульсов, по частоте импульсов можно судить о напряжении источника питания, по скважности о величине сопротивления нагрузки.

Используя эти два параметра можно определить мощность, потребляемую нагрузкой. При переходе из режима генерации импульсов в "режим ожидания" можно определено говорить об обрыве в цепи нагрузки.

Предлагаемый преобразователь напряжения обладает расширенной областью применения, в автономных блоках питания устройств автоматики и радиоаппаратуры, в качестве датчика при определении величины питающего напряжения, тока нагрузки и т.д.

В связи с использованием тиристоров, нагрузкой могут быть лампы накаливания, 5

50 конденсаторы и другие виды нелинейных сопротивлений, вызывающие броски тока в начальный момент времени, при подаче напряжения на нагрузку.

При соответствующем подборе времязадающих цепей частота генерируемых импульсов на нагрузке может изменяться от

0,5 Гц до нескольких десятков килогерц. В изготовлении технологичен, так как не содержит моточных изделий — трансформаторов, дросселей.

Формула изобретения

1. Импульсный преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и цепи нагрузки, силовой тиристор, включенный между входным и выходным выводами и зашунтированный цепочкой из последовательно соединенных коммутирующих конденсатора и включенного в проводящем направлении тиристора, свободный вывод коммутирующего конденсатора которой соединен с выходным выводом, а общая точка соединения коммутирующих конденсатора и тиристора подключена через первый резистор к общему выводу, причем переход управляющий электрод-анод коммутирующего тиристора зашунтирован встречно включенным перBblM диодом, а управляющий электрод коммутирующего тиристора подключен к общей точке соединения первого конденсатора с вторым резистором, образующих RC-цепочку, а также обратный диод, включенный между выходным и общим выводами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей, переход управляющий электрод-анод силового тиристора зашунтирован дополнительно введенными встречно включенным вторым диодом и третьим резистором, а его переход управляющий электрод-катод зашунтирован дополнительно введенным вторым конденсатором, причем коммутирующий конденсатор зашунтирован указанной RCцепочкой.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что общий вывод соединен с целью нагрузки через дополнительно введенный ключевой элемент.

1788562

Составитель А.Курлов

Техред M.Moðãeíòàë

Корректор С.Патрушева

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 76 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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