Управляемый ступенчатый преобразователь

 

Союз Советск и к

Социалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 790084 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Завалено 18.07.78 (21) 2646970/24-07 с присоединением заявки K— (23) Приоритет—

Опубликовано 23. 12.80. Бюллетень %47

Дата, опубликования описания 25.12.80 (5E)M. Кд.

Н 02 М 3/335

П1оударатввнный комитет па делан изобретений н открытий (5Ç) УДК 621.314...57 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. В. Огнев, И. Е. Никитин и К. И. Кузин (73) Заявитель (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТУПЕНЧАТЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к силовьь электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания индикаторных устройств на цветных барьерных электроннолучевых трубках (ЦВ ЭЛТ).

Известны устройства для питания UE

3TIT, которые содержат источник питания, зарядный и разрядный ключевые элементы и блок управления (lj, (2|и (3).

Однако известные устройства обладают

10 либо пониженным КПД, большим временем переключения, либо сложны в управлении.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый ступенчатый преобразователь, содер15 жащий зарядный источник питания .с выходными конденсаторами, управляемый конвертор с зарядным и разрядным ключевыми элементами, связанными с нагрузкой, блок управления и трехобмоточный дроссель, первичная обмотка которого одним концом связана с выходом управляемого конвертора, а другим - с нагрузкой, вторичная

2 с зарядным ключевым элементом, а третья обмотка связана с разрядным ключевым элементом $4).

Однако устройства, обладая повышенным KfIQ, малой инерционностью и большими массогабнритными показателями, позволяет осуществлять переключение только на два уровня..

Бель изобретения — расширения функциональных возможностей устройства.

Эта.цель достигается тем, что в управляемый ступенчатый преобразователь, содержащий зарядный источник питания с П последовательно включеннымиконденсаторами íà его выходе с К выводами, управляемый конвертор, один из выходных выводов которого через первичную обмотку трехобмоточного дросселя связан с выводом для подключения нагрузки, а последний через зарядный ключевой элемент, разделительный диод и вторичную обмотку дросселя связан с К-тп выводом конденсаторной цепочки и через разрядный ключевой элемент, другой

84 ф конденсатора 2, которая в свою очередь через третью обмотку 5 трехобмоточного дросселя и разделительный диод 9 к выходу разрядного ключевого элемента, высокопотенциапьная обкладка последнего конденсатора 2, через вторичную обмотку 7Z дросселя и зарядные ключевые элементы 10 .— 10 подключена к выходному выходу и входу разрядного ключевого элемента, высокопотенциальнаяобкладка второго конденсатора 2 через вторичную обмотку 5 z трехобмоточного дросселя и высокопотенпиальные обкладки остальных конденсаторов, кроме последнего, через вторичные обмотки 6g ahyxобмоточных дроссепей, через разделительные.диоды 8 g — 8 подключена к соответствующим отводам зарядного ключевого элемента, а через разделительные дио=; ды 9 — 9 g — к соответствующим отводам разрядного ключевого элемента. Вып. Рямители 4 — 4 конверторов зашунтированы обратными диодами 13 —. 13 и резисторами 14 — 14>

Преобразователь работает следующим . образом, Пусть на выходе блока необходимо получить четыре уровня напряжения иц ц о,.

3 2 ния:

7900 разделительный диод и третью обмотку дросселя — с К-1-ги выводом цепочки и другим выходным выводом управляемого конвертора, управляющий вход которого связан с блоком управления, введены

П вЂ” 2 двухобмоточных дросселя.и й-2 управляемых конвертора, а разрядный и зарядный ключевые элементы выполнены в виде И-1 последовательно включенных узлов, при этом выпрямители всех 10 конверторов включены последовательно через первичные обмотки соответствующих трехобмоточного и двухобмоточных дросселей и эашунтированы через обмотку одного из вышеупомянутых дросселей ди- 15 одом и резистором, вторичная обмотка дросселя высшей ступени одним концом

coen .ена с К выводом конденсаторной цепочки, а другим — через разделительный диод с И -входом зарядного ключе- 20 вого элемента, где уп-входы зарядного и разрядного узлов соответствующей ступени, вторичные обмотки дросселей низших ступеней одним концом подключены к соответствующему выводу конденсатор- 2З ной цепочки своей ступени, а другим— через дополнительные разделительные Ф диоды к соответствующему своей ступе.

I ни входу зарядного и разрядного ключевых элементов. Кроме того, последователь 30 но с каждой иэ обмоток дросселей, подключенных к K-N выводам конденсаторной цепочки, включена .вторичная обмотка выходного трансформатора дополнительного источника, управляющие выходы которого подключены к блоку управления

На фиг.1 изображена функцйональная схема предлагаемого устройства на фиг.

2 — то же, вариант исполнения.

Преобразователь содержит зарядный щ источник 1 питания с выходными конденсаторами 2g — 2,, управляемые конверторы 3, — 3 q c выходными выпрямителями 4 — 4 q, трехобмоточный дроосель с первичной 5, вторичной 5g и третьей 5Ъ бмотками. двубмотоые дроссели с первичными 6 и 7. и вторичными 6 и 7 обмотками, зарядные

8 — 8, разрядные 9 — 9 разделительные диоды, зарядные 10 < - 10, разрядные 11 — 11 ключевые элементы, конденсатор 12 нагрузки шунтирующие диоды 13 -13п и резисторы 14 — 144

l блок 15 управления. Выпрямители 4 —

4 управляемых конверторов включены последовательно и через первичные обмотки 51, 6, и 7, дроссепей подключены к выводу для подключения нагрузки и высоко"потенциальной обкладки первого

Зарядный источник 1 питания и управляемые конверторы 3. — 3 g строятся так, что напряжение на конденсаторе 2 равняется уровню напряжения Ц . Наприжение на выходе выпрямителя 4 и на конденсаторе 2 равно Uz-Q<, Hà вып рямителе 4 и конденсаторе 2 — lJ>.—

-UZ, а на выпрямителе 4q и конденсатоРе 24 — 04 0

Зарядный и разрядный ключевые элементы выполнены на динисторах.

Блок управления построен таким образом, что при подаче йа его вход импульса Установ Ц " все конверторы закрыты; при подаче импульса Установ Ug открывается конвертор 3, при подаче импульса Установ Ц открыты конверторы 3А и 3< при подаче импульса

Установ Ц4 открьггы все конверторы.

На блок управления задана следующая программа включения уровней напряжеО 01 0 0 04-О

Когда все конверторы закрыты,напряжение (JAN конденсатора 2 через шунгирующие диоды 13 - 13 q прикладыва- ется к выходному выводу, зарядные и разрядные ключевые элементы при этом

790084 закрыты, на выходе формируется уровень

HQtlP5liK8BHH, При подаче на вход блока управления импульса "Усганов U2 открывается конвертор 3 . Так как ток в первичной обмотке 5 дросселя мгновенно не изменяется, то в первый момент все напряже- ние выпрямителя 4 конвертора 3 прикладывается к этой обмотке, а на вторичной обмотке 5 развивается импульс нап- о ряжения, которьй через разделительный диод 8 А пробивает зарядный ключевой элемент 10 g конденсатор 12 нагрузки заряжается через цепочку диод 8, элемент 10,. имеющую малое внутреннее

15 сопротивление, почти мгновенно, так как суммарная емкость конденсаторов 2 и

2 выбирается на два - три порядка выше емкости конденсатора 12 нагрузки до уровня (32 . Лля конвертора.ЗА не суще- 20 ствует инерционного звена на входе и он выходит в режим за небольшое время. Как только напряжение на входе его достигает заданного уровня 02, разделительный диод 8 закрывается, и ток от зарядного

2$ источника не потребляется. Заданный уровень напряжения Ug поддерживаетск конвертором .3, При подаче на вход устройства импульса "Установ .Р конвертор 3 закрывается, напряжение на ехо выпрямителе 4 становится равным нулю, но емкость 12 нагрузки мгновенно не разряжается и прикладывается к первичной обмотке 5g аросселя, развивая на его вторичной 5 g u третьей 5 обмотках импульс напряжении обратной полярности по сравнению с первым случаем. Зарядные ключевые элемен-, ты находятся в отключенном состоянии, -, а импульс в обмотке 5 х пробивает раз40 рядные ключевые элементы 11 — 11 g и емкость 12 нагрузки через цепочку элементов 11 — 11 диод 9, имеющую малое внутреннее сопротивление, разряжается до уровня 0 за малое время.

На выходе формируется уровень напряжения Uq При подаче на вход устройства импульса Установ ()3 " открываются конверторы 3 и 32, на вторичной обмот7 °

50 ке 6 дросселя развивается импульс напряжения, который,через. диод 8 пробивает ключевой элемент 10 а следовательно — 10 и емкость 12 нагрузки через цепочку элементов 10 и 10, диод 8 1., имеющую малое внутреннее соп55 ротивление, заряжается до уровня 0, формируемого на конденсаторах 2 — 2у

Конверторы 3g и 32. эа малое время

6 выходят в заданный режим работы, закрывая зарядные ключевые элементы, . и формируют уровень выходных напряжений U .

При подаче на вход устроиства импульса "Установ 0, " открываются конверторы

3, — 3, на обмотке 7 дросселя развивается импульс напряжения, пробивающий зарядные ключевые элементы 10 - 10

Аналогичным образом на входе формируется уровень напряжения. Теперь при подаче на вход устройства импульса Установ 0 конвертор 3 у закрывается; на вторичной обмотке 6 2 дросселя развивается импульс обратной полярности, пробивающий разряд= ный ключевой элемент 11< и емкость нагрузки через цепочку элемент 11, диод 9 с малым внутренним сопротивлением разряжается до уровня, формируемого на конденсаторах 2 — 2, Здесь необходимо. отметить, что при программе установки уровней в возрастающей степени и потом снятии до нижнего уровня разрядные ключевые элементы выполняются на пороговое напряжение rlop 1 0h при программе, где смена уровней любая.

Разрядные ключевые элеменгы выполняются на пороговые напряжения, начиная с верхнего уровня на напряжения Uq-Uq

Ц Uó-g, (и- (и-Ъ " т. д ° т каждый последующий элемент выполняется на более высокое пороговое напряжение.

В устройстве на фиг.2 в цепь разряда введены дополнительные управляемые источники 16 и 17 с выходными трансформаторами 18 и 19, вторичные обмотки которых включены в цепи разряда нижних уровней напряжения. Отличие предлагаемого устройства or известного заключается в том, что в случае разряда с более верх-, него уровня на менее низкий, в разрядных цепях нижних уровней на обмотках трансформаторов дополн ггельных источников формируется импульс напряжения с полярностью,.препятствующей пробою разрядных. ключевых элементов этих уровней, в случае пробоя разрядного ключевого элемента более верхнего уровня импульс формируется на выходе устройства..

После окончания импульса размагничивание сердечника, трансформатора 19 (18) производится либо с помощью диода 20, либо с помощью дополнительной обмотки

21 и диода 22.

Источник 1 выполняется как стабилизированным полностью, так и частично (стабилизировано только напряжение на конденсаторе 2g ). Для увеличения на79008 дежности между соответствующей обкладкой конденсатора 2 и выходным выводом включается диод 23. При этом напряжение на выходе не превышает суммарн<ъго напряжения на конденсаторах. Резисторы 14.< — 14д служат для разряда емкости нагрузки при отключении блока и задания режима работы дросселей.

Формула изобретения

- 1. Управляемый ступенчатый преобразо ватель, содержащий зарядный источник питания с И последовательно включенными конденсаторами на его выходе с К выводами, rae И вЂ” число ступеней выходного 15 напряжения, а К вЂ” вывод конденсаторной цепочки соответствующей . ступени, управляемый кочвертор, один из выходных выводов которого через первичную обмотку трехобмоточного дросселя связан с выво- 20 дом для подключения нагрузки, а последний через зарядный ключевой элемент, разделительный диод и вторичную обмотку дросселя связан с К -м выводом конденсаторной цепочки и через разрядный ключевой элемент, другой разделительный диод и третью обмотку дросселя †. с К-1- и выводом цепочки и другим BblxoLIHblM выволом управляемого конвертора, управляющий вход которого связан с блоком уп 30 равления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен и -2 двухобмоточными дросселями и -2 управляемыми конверторами, а разрядный и зарядный . у. ключевые элементы выполнены в виде .И - 1 последовательно включенных узлов, при этом выпрямители всех конверторов соединены последовательно через первич4 8 ные обмотки соответствующих трехобмоточного и двухобмоточных дросселей и зашунтированы через обмотку иэ выше упомянутых дросселей диодом и резистс ром, вторичная обмотка дросселя высшей ступени одним концом соединена с К выводом конденсаторной цепочки, а другимчерез разделительный диод с -входом зарядного ключевого элемента, где и†входы зарядного и разрядного узлов со ответствующей ступени, вторичные обмотки дросселей низших ступеней одним концом подключены к соответствующему выводу конденсаторной цепочки своей ступени, а другим - через дополнительные разделительные диоды к соответствующему своей ступени входу : зарядного и разрядного ключевых элементов.

2..Преобразователь по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что последовательно с каждой из обмоток дросселей, подключенных к К- и выводам конденсаторной цепочки, включена вторичная обмотка выходного трансформатора дополнительного источника, управляющие входы которого подключены к блоку управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3659190, кл. 323/221, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 408290, кл. 605 F 1/65, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 594564, кл. Н 02 М 3/335, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2546999/24-07, кл. H 02 M 3/335, 1977.