Преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: преобразование и стабилизация постоянного напряжения в системах вторичного электропитания. Сущность изобретения: выходное напряжение преобразователя стабилизируется путем регулирования длительности открытого состояния силовых транзисторов преобразователя 1 при неизменной длительности паузы, т.е. путем изменения частоты. Усилитель сигнала рассогласования 26, управляя значением тока на выходе управляемого источника тока 25,изменяет скорость нарастания напряжения на времязадающем конденсаторе 23. С помощью первого порогового элемента 24 и третьего ключа 21 происходит шунтирование выхода дополнительного выпрямителя 19, что ведет к выключению задающего генератора на элементах 7-15, пропаданию напряжения на обмотках управляющего трансформатора 2 и к разряду времязадающего конденсатора 23. С этого момента формируется пауза в выходном напряжении инвертора, входящего в преобразователь. 2 э.п. ф-лы, 3 ил. w ё 00 го OJ о 1 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 М 3/337

ГОСУДАРСТВЕ1.НЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЬЭ

Cd

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4897038/07 (22) 29.12.90 (46) 23.06.93. Бюл. t4 23 (71) Разянский радиотехнический институт (72) А.А. Бас (56) Патент США М 4276588, кл. Н 02 M

3/335, 1981, Авторское свидетельство СССР

М 729772, кл. Н 02 М 3/335, 1977. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: преобразование и стабилизация постоянного напряжения в системах вторичного электропитания.

Сущность изобретения: выходное напряжение преобразователя стабилизируется путем регулирования длительности открытого состояния силовых транзисторов преобра„„Я3 „„1823107 А1 зователя 1 при неизменной длительности паузы, т.е. путем изменения частоты. Усилитель сигнала рассогласования 26, управляя значением тока на выходе управляемого источника тока 25, изменяет скорость нарастания напряжения на времязадающем конденсаторе 23. С помощью первого порогового элемента 24 и третьего ключа 21 происходит шунтирование выхода дополнительного выпрямителя 19, что ведет к выключению задающего генератора на элементах 7 — 15, пропаданию напряжения на обмотках управляющего трансформатора 2 и к разряду времяэадающего конденсатора 23. С этого момента формируется пауза в выходном напряжении инвертора, входящего в преобразователь. 2 з,п. ф-лы, 3 ил, 162310 7

"1эобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах вгсричного электропитания

РЭА.

Целью предполагаемого изобретения является обеспечение трансформаторной гальванической развязки между выходом и входом при непосредственном измерении выходного напряжения, причем управляющий силовыми транзисторами трансформатор является одновременно и средством гальванической развязки источника питания.

Поставленная цель достигается тем, что в источник питания, содержащий регулируемый конвертор, силовые транзисторы которого через формирователь управляющего напряжения и первое пороговое устройство связаны с источником опорного напряжения, введены мультивибратор Hà D-триггере, инвеотор, транзистор, резистивный делитель, трансформатор, выпрямитель, второе и третье пороговое устройства, два ключа, управляемый источник тока и времяэадающий конденсатор, причем последние, соединенные последовательно, подключены к выходным зажимам конвсртора.

На фиг.1 предславлеt«a cxet a исто-.ника питания; )a фиг.2 — ««ремег нь е,.«иаграммы ее работы; на фиг,3 — зависим «сгь тока ряда времяэадающего конденсатора о; выходного нап„т)женил ««сточника питан«1я.

Преобраэова) eëü г)остоян)«ого )t ;:ряУкени", содержит регулируемь)й кснвертор 1,, управляющиг: входам силовых гранэисто роВ которого подклю- е))ы базовые обмотки

-.ра.)сформаторэ 2, крайние BbtBcды первичной обмотк«1 последнего с«.единены с ключами 3 и 4, а вывод средней точки «врез резистивный делитель 5 и транзистор 6 — с входным выводом питания, кроме того, база гранзистора 6 соеди;-ена с Q-Bûxoäoì триггера 7 двумя RCD-цепочками 8, 9. 10 и 11, 12, 13, поичем делитель 5 через второе пороговое устройство 14 и инвертор 15 соединен с дег ителем частоты 16 и селектооами

17. 18. вторичная обмотка трансформатора

2 через выпрямитель 19 и третье пороговое устройство 20 соединена с ключами 21, 22, времязадающим конденсатором 23, первым пороговым устройством 24, управляемым источником тока 25, усилителе рассогласования 26 и резистор 27.

Стабилизирующий источник питания работает следующим образом.

На нерегулируемом участке нагрузоч

Ной ХаРаКТЕРИСТИКИ (UI«< 0««ном) КОНДЕНСатор 23 не заряжается и ключ 21 оаэом)ьнут и не оказывает влияния на длительности формируемых задающим генератором 7...15 им5

55 пу««ьсо««. Д«)итель««ость открытого состояния транзисторов конвертора 1 соответствует времени заряда конденсатора 10 до порога срабатывания триггера 7 по S-входу, а длительность паузы — соответственно конденсатора 11 по R-входу. Наличие инвертора 15 гарантиру"-,ò автоколебательный режим мультивибратора независимо от скорости подачи питающего напряжения Еу. В этом режиме (0 < Он ) положительный перепад напряжения на С-входе триггера 7 не переключает последний в состояние паузы, так как D-вход соединен с плюсом питающего напряжения.

На регулируемом участке нагруэочной характеристик) (U) =- Ut«,IQQ) на выходе источника тока 25 г)оявляется ток, Заряжаю щий конденсатор 23, причем начало заряда соответствует концу паузы (точка 6, фиг.2, б).

В зависимости от выходного напряжения усилителя рассогласования 26 ток заряда изменяется в широких пределах (см. фиг,3), изменяя соответствующим образом частоту преобразования конвертора. Поскольку на интервале паузы (точки 5, 6) конденсатор 23 шунтирован ключом 22, длительность импульса Ь) оп редел я ется в ремен ем заряда ко)«лене:.-.:ра . 3 до порога срабатывания порогового устройства 24, которое, замыкая кл)оч 21, во-первых, через пороговое устройство 20 осущестт)ляет сброс наг)ряжения на конденсаторе 23, а В0-вторых, закорачивая втори «ну)о обмотку трансформатора 2 через даЛИТЕЛЬ 5 И т«орОГОВОЕ уетрОйетВО 14, ПЕРЕк))ю «ае-, положительнь)M перепадом напряжения триггер 7 в состояние паузы. Таким образом, регулирование (стабилизация) выходного напряже) ия осуществляется измеHpíI)åì длительности открытого состояния ключей конвертора при фиксированной паузе, т,е. изменением частоты преобразования.

Оче)«идно, что диапазон изменения тока нагрузки о)раничен для схемы конвертора с дросселем в цепи I еременного тока, поскольку (,, = CU/I>a> 0. Указанный недостаток исключается при использовании резонансной схемы конвертора, для чего параллельно одной из обмоток силового трансформатора конвертора подключается резонансный конденсатор (пунктир на фиг,1). При этом обеспечивается стабилизация выт.одного напряжения при изменении тока нагрузки в пределах 0 1я поскольку кратность изменения частоты для резонансной схемы Kl < 2, что достигается не более чем трехкратнь м изменением тока источника 25 во всем диапазоне изменения тока нагруэк)).

1823107

Для исключения пульсаций выходного напряжения, вызванных изменениями питания (при подключении к сети переменного тока через выпрямитель) S-вход триггера соединен с плюсовым входом питания через резистор 27. Соотношением резисторов

8 и 27 можно добиться полной компенсации пульсаций в начале вертикального участка нагрузочной характеристики, что обеспечивает параллельную работу нескольких

ИВЭП беэ дополнительных межблочных связей.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет расширить функциональные воэможности источника питания за счет применения любой схемы конвертора и обеспечения гальванической развязки при непосредственном измерении выходного напряжения, причем функции управления силовыми транзисторами и гальванической развязки выполняет единственный т рансформатор устройства управления. Кроме того, для резонансной схемы конвертора обеспечиваются: — стабилизация вь ходного напряжения вплоть до полного холостого хода нагрузки, — огоаничение тока нагрузки вплоть до режима короткого замыкания, — возможность наращивания мощности путем параллельного соединения ИВЭГ1модулей.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор и силовые транзисторы, входом подключенные к выходам формирователя управляющих импульсов, имеющего первый и второй ключи, подключенные по цепи управления к выходам двух селекторов, первые входы которых соединены с выходами делителя частоты, входом соединенного с выходом задающего генератора, первый пороговый элемент и узел опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем полного гальванического разделения выходных цепей от входных, введены дополнительныи транзистор, времязэдающий конденсатор, управляемый источник тока, третий и четвертый ключи, резистивный делитель напряжения, управляющий

50 трансформатор, дополнительный выпрями тель, второй и трегий пороговые элементы и усилитель сигнала рассогласования, один вход которого соединен с выходом преобра зователя, другой вход — с узлом опорного напряжения, а выход — с управляющим входом управляемого источника тока, замкнутого по выходу на времяэадаюший конденсатор, шунтированный третьим ключом и соединенный через первый пороговый элемент с управляющим входом четвертого ключа, шунтирующего выход дополнительного выпрямителя, входом подключенного к дополнительной обмотке управляющего трансформатора, вторичные обмотки которого соединены с управляющими входами силовых транзисторов, а первичная обмотка крайними выводами соединена через первый и второй ключи с первым входным выводом преобразователя, а отводом or средней точки через последовательно соединенные резистивный делитель напряжения и дополнительный транзистор с выводом для подклю ения источника питания цепи управления, при этом выход дополнительного выпрямителя через второй поооговый элемен соеди ген с управляющим входом т»етьего ключа, база дополнительноrо транзистора — г вторыми гходами селекторов, а задающий генератор выполнен на основе O-триггера. G-вы код которо о соединен через инвертирующий элемент с управляющим входом делителя часто- ь и с базой дополнительного ранэистора, а также через первую параллельную RD-цепочку — со своим S-входом, причем D-триггер Rвходом соединен через вторую параллельную RD-цепочку с выходом инвертирующего элемента, О-входом.- с коллектором дополнительного транзистора, С-входом — через тре тий пороговый элемент со средней точкой реэистивного делителя напряжения, à R- u

S-входы через соответственно первый и второй хронирующие конденсаторы — с первым входны,":, выводом преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что он выполнен резонансным с последовательным 1 С-контуром и подключением силового трансформатора параллельно конденсатору LC-контура.

3. Преобразователь по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что S-вход D-триггера соединен через введенный резистор с вторым входным выводом преобразователя.

1823107 иг н Каюм

Фиг. 2

+wow 4

Фиг,3

Составитель А.Бас

Техред М.Моргентал Корректор М.Куль

Редактор

Заказ 2185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Рэушская нэб.. 4/5

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