Регулируемый преобразователь

 

Ыс з; а

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ летел:.НО те, н, засияв

Ь азиате: а Ч б

СА

Союз Советских

Сов(и алистических

Ркпублик

ri»708474

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 020174(21) 1981746/24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Н 02 И 3/335

Государствеииый комитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 314. . 58 (088. 8) Опубликовано 050180. Бюллетень Йо 1

Дата опубликования описания 0501.80 (72) Авторы изобретения

В.С. Моин и Н.Н. Лаптев (71) заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электропитания систем радиоэлектроники и автоматики и может быть использовано в блоках питания для преобразования постоянного или переменного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого .уровня с одновременной стабилизацией или регулированием выходного напряжения. Известные преобразователи напряжения содержат несколько преобразовательных ячеек, выходы которых соединены последовательно и замкнуты на нагрузку через выходной выпрямитель. Стабилизация (регулирование) напряжения осуществляется либо амплитудным методом — путем реверса фазы или вы ключения отдельных ячеек (1), либо широтноимпульсным методом — путем сдвига фазы одной ячейки относительно другой (2). Недостатком известных преобразователей является пониженный КПД в режиме средних и высоких значений напряжения питания, когда часть ячеек работает в противофазе с основной ячейкой, либо как возвратный выпрямитель, либо как короткозамкнутый контур, и в трансформаторах и вентилях от ячеек рассеивается Мощность потерь.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является, регулируемый преобразователь, который содержит М преобразовательных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых выполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют по одной вторичной обмотке, отвод от средней точки одной иэ них соединен с одним из выходных выводов преобразователя, а выходы ячеек связаны друг с другом череэ однонаправленновключенные диоды в последовательную цепочку (2).

В этом преобразователе имеются достаточно большие потери в диодах.

Цель Изобретения — увеличение

КПД. . Эта цель достигается тем, что

25 регулируемый преобразователь, содержащий vn преобразовательных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых выполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют пс

708474

Схема работает следующим образом.

При работе всех трех ячеек на обмотках всех трансформаторов генерируются синхронные и синфазные переменные напряжения, ток нагрузки проводит диод .5 в один полупериод .и диод 12 в другой полупериод, а остальные диоды заперты. При запертой первой ячейке, когда напряжение на обмотке трансформатора 1 исчезает, ток проводят диоды 5 и 9 Я) в один полупериод и диоды 8 и 12 в другой полупериод, а обе полови ны обмотки трансформатора 1 обтекаются током нагрузки одновременно, При запертой второй ячейке, когда напря- у5 одной вторичной обмотке, отвод or средней точки одной из них соещлнен с одним иэ выходных выводов преоб разователя, а выходы ячеек связаны друг с другом через однонаправленно — включенные диоды в последователь- 5 ную цепочку, отвод от средней точки другой крайней ячейки соединен с другим из выходных выводов преобразователя, количество вторичных обмоток каждой промежуточной ячей- )0 ки равно 2"+", где и — количество предыдуших ячеек, расположенных в последовательной цепочке между данной промежуточной ячейкой и ближайшей .крайней ячейкой, причем отводы от сред-15 ней точки каждой вторичной обмотки этой промежуточной ячейки соединены с крайними выводами обмотки предыдущей ячейки, а каждый крайний вывод каждой вторичной обмотки этой промежуточной ячейки соединен через диод с каждым крайним выводом последующей ячейки.

На фиг. 1 — вариант выполнения предложенного устройства для случая трех ячеек;на фиг. 2 - для случая четырех ячеек; на фиг. 3 для случая питания от сети переменного напряжения.

Преобразователь (фиг. 1) содержит три преобразовательные ячейки с выходными трансформаторами 1-3, имеющими вторичные обмотки с отводом от средней точки. Трансформаторы

1 и 2 крайних ячеек имеют по одной вторичной обмотке, а трансформатор

3 промежуточной ячейки имеет две вторичные обмотки.

Отводы от средней точки обмоток трансформатора 3 соединены с крайними выводами обмотки трансформатора 1. 40

Отводы ог средней точки обмоток трансформаторов 1 и 2 соединены с выходными выводами преобразователя, к которым подключена нагрузка 4. Крайние выводы обмоток трансформатора

3 через восемь однонаправленно-включенных диодов 5-12 соединены с крайними выводами обмотки трансформатора 2, (жение на обмотке трансформатора ? исчезает, ток проводят диоды 5 и 6 в Ьдин полупериод и диоды 11 и 12 в другой полупериод, а обе половины обмотки трансформатора 2 обтекаются током нагрузки одн овременно. При запертой промежуточной ячейке, когда напряжения на обмотках трансформатора 3 исчезают, ток нагрузки проводят диоды 5 и 7 в один полупериод и диоды 9 и 11 — в другой полупериод, а обе половины обмоток трансформатора 3 обтекаются током нагрузки одновременно.

Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 1 и 2, ток проводят диоды 5, б, 9, 10 в один полупериод и диоды 7, 8, 11, 12 в другой полупериод. Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 1 и 3, проводят ток диоды 5, 7, 9, 11 в один полупериод, и диоды б, 8, 10, 12 — в другой полупериод.

Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 2 и 3, проводят ток диоды 5, 6, 7, 8 в один полупериод и диоды 9, 10, ll 12 — в другой полупериод. Если напряжения на.вторичных обмотках выбраны по закону двоичного счета 1:2:4, то, .переходя от одного укаэанного режима к другому, получим восьмиступенчатое регулирование напряжения на нагрузке 4 с равномерным шагом.

Преобразователь(фиг. 2) имеет еще одну промежуточную ячейку с трансформатором 13, имеющим две вторичные обмотки, выводы от средней точки которых соединены с крайними выводами обмотки трансформатора 2, а крайние выводы через шестнадцать диодов

14 соединены с каждым иэ крайних выводов обмоток трансформатора 3. Преобразователь работает аналогично описанному выше варианту (фиг. 1) с тем отличием, что количество уровней:ступенчато-регулируемого напряжения на нагрузке 4 увеличивается до 16. При увеличении количества ячеек и выполнении коэффициентов трансформации по закону двоичного счета количество уровней выходного напряжения равно 2, где N — число ячеек. При этом промежуточные ячейки имеют 2"+ вторичных обмоток, где VI — количество ячеек, расположенных в последовательной цепочке между данной промежуточной ячейкой и ближайшей крайней ячейкой, а количество диодов, соединяющих каждый крайний вывод обмотки промежуточной ячейки, расположенной в середине укаэанной цепочки, с каждым крайним выводом последующей ячейки, равно 2 . Рассмотренные схемы регулируемого выпрямителя могут использоваться как при питании трансформаторов 1, 2, 3, 13 от сети пос708474 тоянного напряжения через инвертор ные транзисторные коммутаторы, так и при питании от сети переменного напряжения через ключи переменного тока 15, 16, 17 (тиристоры, симисторы и т. п.),что показано на фиг.З.

Преимуществом данной схемы по отношению к прототипу является повышенный КПД, так как при любом сочетании работающих ячеек в цепи нагрузок включен лишь один диод.

Особенно ощутимо это преимущество проявляется в низковольтных сильноточных выпрямителях (на 3-5 В), используемых для питания 3ВМ на интегральных микросхемах.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь, содержащий m преобразовательных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых выполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют по одной вторичной обмотке, отвод от средней точки одной из них соединен с одним из выходных выводов преобразователя, а выходы ячеек связаны друг с другом через однонаправленно-включенные диоды в последовательную цепочку, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения КПД, отвод от средней точки другой крайней ячейки

5 соединен с другим из выходных выводов преобразователя, количество вторичных обмоток каждой промежуточной ячейки равно 2"", где п — количество предыдущих ячеек, расположенных в последовательной цепочке между данной промежуточной ячейкой и ближайшей крайней ячейкой, причем отводы от средней точки каждой вторичной обмотки этой промежуточной. ячейки соединены с крайними выводами обмотки предыдущей ячейки, каждый крайний вывод каждой вторичной обмотки этой промежуточной ячейки соединен через диод с каждым крайним выводом последующей ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 336753, кл. Н 02 М 7/48, 1961.

2 ° Коссов О.A. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключения

-N. Энергия, 1971, с. 362, рис. 1239. б

,г ° а ,:3 t бб к . r б б а а ° б ° S

708474

Составитель Г. Огнев

Ре акто IO. Челюканов Тех e JI.Ð ë е ова

Ко екто В. Б тяга

Заказ 8511/51 Тираж 783

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113033 Мсскаа Ж-33б Ра какая ааа.

Подписное

4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4