Патент ссср 393799

 

L.. .,, е кете нт н о-тех,, и чоокеоа библиотеке МБд

ОП И CAR

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09.III.1971 (№ 1632316/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет .—

Опубликовано 10ХШ,1973. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 27,XII.1973

М. Кл. Н 02m 3/14

Н 02р 13/16

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий

УДК 621.316.722.1 (088.8) Авторы изобретения В. И. Васильев А. С. Кудрин Ю. К. Подкопаев и Ю. Е. Солодов

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯ Н НОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Предлагаемое устройство относится к преобразователям электрической энергии и может применяться для электропитания различных электронных и электротехнических устройств постоянным током.

Известны преобразователи постоянного напряжения, содержащие входной фильтр, ключевой силовой блок, выходной фильтр 1 С, дроссель которого имеет основную и дополнительную обмотки, и включенный между силовым узлом и выходным фильтром блок управления.

Недостаток таких преобразователей заключается в неустойчивости против возникновения автоколебаний при оптимальных параметрах фильтра, в том числе при включении в схему управления интегрирующего звена, обусловленной неполным устранением фазового сдвига, возникающего вследствие инерционности сглаживающего фильтра.

Цель предлагаемого изобретения — устранить фазовый сдвиг, возникающий в сглаживающем фильтре, обеспечить устойчивую работу с включенным в схему управления интегрирующим звеном и некритичность к параметрам сглаживающего фильтра.

Это достигается тем, что блок управления подключен ко входу сглаживающего фильтра через последовательно включенные разделительный конденсатор и дополнительную обмотку дросселя фильтра, при этом блок управления соединен с выходной клеммой преобразователя через резистор. Кроме, того, для устранения влияния входного фильтра последний через разделительный конденсатор подключен к выводу блока управления, соединенному через резистор с общей шиной преобразователя и нагрузки.

1р На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 изображен вариант схемы преобразователя с включением ключевого силового блока в качестве источника вольто15 добавки.

Преобразователь постоянного напряжения по предлагаемой схеме состоит из ключевого блока 1, включенного на выходе сглаживающего фильтра 2и блока управления ключевым

20 блоком 8, подключенным к выходу через резистор 4, а ко входу сглаживающего фильтра через последовательно соединенные конденсатор 5 и вспомогательную обмотку 6 дросселя сглаживающего фильтра.

25 На входе устройства включен источник питания 7 и входной фильтр 8, на выходе— нагрузка 9.

Входной фильтр (фиг. 2) зажимом 10 через конденсатор 11 подключен к выводу бло30 ка управления, связанному с общей шиной

393799 источника питания и нагрузки через резистор 12.

Ключевой блок 1 содержит управляемые от блока 8 силовые ключевые элементы, например транзисторы, используемые в качестве прерывателя тока нагрузки непосредственно или через силовой трансформатор и выпрямитель. Блок 1 может быть также выполнен в виде двух последовательно включенных по выходу генераторов, возбуждаемых от соответствующих напряжений прямоугольной формы с регулируемым относительно друг друга сдвигом фаз, включенных на общий выпрямитель, а также может иметь управляемые диоды.

Блок управления 8 представляет собой устройство для широтно-импульсной модуляции, выполненное, например, на двух автогенераторах, сдвиг фаз между которыми регулируется в зависимости от уровня выходного напряжения с помощью магнитного усилителя, или путем управления с выхода частотой одного из генераторов, частота второго при этом стабильна.

Таким образом, преобразователь постоянного напряжения имеет замкнутый контур регулирования, благодаря которому выходное напряжение поддерживается автоматически на заданном уровне.

В предлагаемом устройстве могут возникнуть автоколебания, обусловленные дополнительным сдвигом фаз на сглаживающем фильтре 2. Частота этих колебаний в несколько (5 —:10) раз ниже, чем частота коммутации ключевого блока, поэтому вспомогательная обмотка б дросселя фильтра для тока возможных автоколебаний из-за дополнительного сдвига фаз на фильтре 2 представляет в несколько раз меньшее сопротивление, чем для тока с частотой пульсаций (с частотой коммутации ключевого блока). В результате обмотка б для напряжения пульсаций является заграждающей (компенсирующей), а для сигнала автоколебаний — пропускающей, и потенциал, по переменному току частоты автоколебаний зажима 10, являющегося входным зажимом сглаживающего фильтра 2, через упомянутую обмотку б и конденсатор

5 почти без искажений передается на вход блока управления 8, выделяясь на резисторе

4 (остаточные искажения, вносимые индуктивностью обмотки б сглаживающего дросселя, могут быть скомпенсированы подбором емкости конденсатора б), а напряжение пульсаций на входе блока управления находится на уровне пульсаций на выходе преобразователя.

Вспомогательная обмотка б дросселя сглаживающего фильтра использована таким образом, что для пульсаций она является заградительной, а для сигнала автоколебаний — проводящей. Этому способствуют имеющиеся в дросселе частотные искажения.

В результате исключен практически полностью сдвиг фаз, обусловленный инерционностью всех звеньев фильтра, в том числе и первого. Тем самым нарушается условие возникновения авто колебаний — баланс фаз, и схема в опасной зоне частот приобретает

10 устойчивость. При этом блок 8 «следит» за постоянным напряжением непосредственно на нагрузке, что позволяет получить высокую стабильность выходного напряжения.

Предложенный преобразователь напряжения устойчив и имеет высокую стабильность при любом числе звеньев сглаживающего фильтра и их инерционности, поэтому в нем может быть получен любой сколь угодно малый уровень пульсаций выходного напря20 жения.

Преобразователь сохраняет устойчивость в работе и при включении в цепи обратной связи интегрирующего звена, поскольку сдвиг фаз, возникающий в интегральном звене при

25 полностью устраненном сдвиге фаз сглаживающего фильтра, оказывается недостаточным, чтобы обеспечить баланс фаз на частоте автоколебаний.

На фиг. 2 схема преобразователя испольЗО

60 зует ключевой блок 1 в качестве вольтодобавочного. В устройстве имеется дополнительно включенная связь схемы управления с входным фильтром через конденсатор, устраняющая влияние фазового сдвига, вносимого входным фильтром, и тем самым повышающая запас устойчивости схемы.

Предмет изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий входной фильтр, ключевой блок, выходной фильтр LC, дроссель которого имеет основную и дополнительную обмотки и включенный между ключевым блоком и выходным фильтром блок управления, отличаюи1ийся тем, что, с целью достижения устойчивой работы независимо от параметров сглаживающего фильтра, блок управления подключен ко входу сглаживающего фильтра через последовательно включенные разделительный конденсатор и дополнительную обмотку дросселя фильтра, при этом блок управления соединен с выходной клеммой преобразователя через резистор.

2. Преобразователь по п. 1, отличаюшийся тем, что, с целью повышения запаса по устойчивости, входной фильтр через разделительный конденсатор подключен к выводу блока управления, соединенному через резистор с общей шиной преобразователя и нагрузки, 393799

Фиг. 1

Фиг. 2

Составитель Л. Стрелкин

Техред 3. Тараненко Корректор Т. Добровольская

Редактор В. Фельдман

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3450/19 Изд. № 905 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5