Преобразователь постоянного напряжения с импульсным регулированием

 

О П И С А Н И Е 267705

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Саеетскик

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 01.1V.1968 (№ 1231389/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 02.!У.1970. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 6Х111.1970

Кл. 21а, 35/14

МПК б 05f

УДК 621.314.722.1 (088.8) Комитет по девам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Ф. И. Александров, Ю. А. Тропина и Н. Н. Смирнов

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С ИМПУЛ ЬС Н Ь! М РЕГУЛИРОВАНИЕМ,I

-Известны силовые полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения, в которых силовой полупроводниковый элемент работает в ключевом режиме. Регулирование напряжения в этих преобразователях осуществляется путем широтно-импульсной модуляции прямоугольных импульсов, поступающих на вход демодулятора, содержащего дроссель, конденсатор и вентили.

Назначение демодулятора состоит в том, чтобы осуществлять преобразование периодической однонаправленной последовательности импульсов в постоянное напряжение, которое является выходным напряжением источника.

Известны различно построенные схемы демодуляторов, состоящих из линейного дросселя с немагнитным зазором, вентиля и нагрузки.

Общим недостатком всех упомянутых импульсных источников питания с демодуляторами ширины импульсов является неудовлетворительная стабильность и повышенная пульсация выходного напряжения в режиме малых токов нагрузки. Кроме того, подобные повышающие схемы имеют дополнительный органический недостаток — существенное увеличение обратного напряжения на полупроводниковых элементах при уменьшении тока нагрузки, вследствие чего возможен выход из строя источника питания.

В описываемом преобразователе вместо обычно применяемого линейного дросселя с немагнитным зазором предлагается применять в качестве элемента демодулятора дроссель

5 с немагнитным зазором и нерегулируемым магнитным насыщающимся шунтом.

Новизна описываемого устройства состоит в том, что дроссель с нерегулируемым магнитным насыщающимся шунтом применен по

10 новому — в качестве элемента демодулятора силовой цепи импульсного источника питания постоянного тока. Такое применение придает известному объекту полезные свойства, которых данный объект не имел при использова15 нии линейного дросселя с немагнитным зазором: обеспечивается высокая стабильность при изменяющемся токе нагрузки, снижаются пульсация выходного напряжения и рост обратного напряжения на полупроводниковых

20 элементах при уменьшении тока нагрузки.

Отмеченный положительный эффект нового применения известного дросселя достигается без усложнения схемы источника питания и без снижения его к.п.д.

На фиг. 1 показана схема силовой цепи импульсного источника постоянного напряжения с последовательным включением дросселя и нагрузки; на фиг. 2 — та же цепь с па3О раллельным включением дросселя и нагрузки;

267705 на фиг. 3 — та же цепь с параллельным включением прерывателя и нагрузки.

Схема силовой цепи импульсного источника постоянного тока содержит прерыватель 1, включенный на входе демодулятора 2 и создающий прямоугольные импульсы. Управляющее устройство 8, содержащее широтно-импульсный модулятор и усилитель (на схеме не показаны), включено в цепь обратной связи с выхода демодулятора 2 на прерыватель 1.

Демодулятор 2, показанный на фиг. 1, имеет последовательно соединенные линейный дроссель 4 с немагнитным зазором и нагрузку 5, шунтированную емкостью б. Параллельно дросселю 4 и нагрузке о включен вентиль 7.

В схеме силовой цепи импульсного источника постоянного тока (см. фиг. 2) демодулятор 2 образован параллельным соединением дросселя 4 и нагрузки 5, шунтированной емкостью б. Нагрузка 5 подключена к дросселю

4 через вентиль 7.

В схеме, изображенной на фиг. 3, тот же демодулятор включен последовательно с источником входного напряжения устройства (вольтодобавочная схема).

Все три варианта выполнения схемы, описанные выше, известны, когда в качестве дросселя 4 используется линейный дроссель с немагнитным зазором.

Предлагается в любой из таких схем применить в качестве элемента демодулятора (дросселя 4) дроссель с нерегулируемым насыщающимся магнитным шунтом. Его магнитопровод может быть выполнен из стандартных пластин трансформаторной стали, часть которых собрана с зазором, а другая часть пластин (например, 10 — 20% от общего числа пластин) — без зазора, образуя магнитный шунт. Этим достигается существенное увеличение индуктивности в режиме малых постоянных токов дросселя без заметного снижения индуктивности в режиме больших то5 ков.

Если ток дросселя больше некоторого значения (обычно равного 10 — 20% его максимальной величины), вызывающего насыщение магнитного шунта в зазоре, то дроссель

10 можно рассматривать как линейный элемент демодулятора. При уменьшении тока от указанного значения магнитный шунт дросселя выходит нз состояния насыщения, и индуктивность дросселя возрастает. Благодаря увели.

15 чению индуктивнасти дросселя с уменьшением его тока исключается режим прерывистых токов дросселя, который является причиной ухудшения параметров источников питания с демодулятором в области малых токов на20 грузки. Если же ток дросселя непрерывный, то выходная вольт-амперная характеристика демодулятора горизонтальна, а Hpñòàáèëüность источника питания минимальная.

Описанное решение может быть использо25 вано в выпрямительных устройствах, регуляторах, стабилизаторах и других преобразователях постоянного напряжения с импульсным регулированием.

Предмет изобретения

Применение дросселя с немагнитным зазором и магнитным насыщающимся шунтом в качестве силового элемента демодулятора импульсов силовой цепи преобразователя по55 стоянного напряжения с импульсным регулированием, с целью повышения стабильности выходного напряжения и к.п.д. в области малых токов нагрузки.

У ! !

2, ! ! ! !

J

Составитель В. Моин

Редактор В. В. Фельдман Текред Л. Я. Левина Корректор С. А. Кузовенкова

Заказ 2137/8 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2