Регулируемый преобразователь постоянного напряжения

 

О П И С А Н И Е „„907725

ИЗОБРЕТЕНИЯ.Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.03.80 (21) 2892573/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.з

Н 02 М 3/335

Гееударстееннмй кемнтет (23) Приоритет— (53) УДК 621.314..57 (088.8) Опубликовано 23.02.82. Бюллетень №7

Дата опубликования описания 05.03.82 не делам нзебретен»» н еткрмт»й (72) Авторы изобрете ния

С. Г. Попов, В. Н. Смирнов и Д. М. Стучевский (71) Заявитель

Ю " а пf i )J ",гу

\!

°

) ... Pъ„-;,,и (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТ (1ЯН НЩ О „,, НАПРЯЖЕНИЯ (а- i)u, 8Q.f Г

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известен регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные мостовой инвертор, работающий в режиме широтно-импульсной модуляции, и выпрямитель с фильтром (1).

Однако такой преобразователь имеет низкий КПД при работе на фильтр с емкост ной реакцией либо на фильтр с индуктивной, но при малом токе нагрузки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные инвертор с широтно-импульсным регулированием, дроссель переменного тока и выпрямитель с фильтром (2).

Недостатком известного преобразователя постоянного напряжения является ухудшение КПД и регулировочных характеристик при изменении тока нагрузки выпрямИтеля. Так, например, при емкостном фильтре выпрямителя преобразователь теряет способность регулировать выходное напряжение

2 уже при нагрузке равной 50% от номинальной.

При индуктивно-емкостном фильтре способность регулировать напряжение теряется при нагрузках, близких к холостому ходу, и на холостом ходу.

Цель изобретения — повышение КПД регулируемого преобразователя и улучшение линейности его регулировочных характеристик при изменении тока нагрузки. ,Поставленная цель достигается тем, что в регулируемый преобразователь постоянного напряжения введен дополнительный блок управления, вход которого подключен к выходу датчика тока, включенного между выпрямителем и клеммой для подключения нагрузки, а выход подключен к управляющему входу дросселя переменного тока, который выполнен с регулируемой индуктивностью, причем закон регулирования индуктивности упомянутого дросселя переменного тока определяется соотношением где L - индукти в ность;

R - скважность импульсов инвертора;

907725

35

Формула изобретения

55 — частота преобразования; ц, 1, - ток -и напряжение нагрузки, приведенные к первичной стороне выпрямителя.

На чертеже представлена функциональная схема регулируемого преобразователя постоянного напряжения.

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения содержит мостовой инвертор 1, выполненный на транзисторах 2 — 5 и диодах 6 — 9, дроссель 10 переменного тока с блоком 11 управления, выпрямитель, включающий трансформатор 12, вентильные, диоды 13 и емкость фильтра 14, датчик тока

15 и сопротивление нагрузки 16.

Мостовой инвертор преобразователя 1 работает в режиме широтно-импульсной модуляции. Регулирование напряжения в этом режиме осуществляется за счет изменения скважности, т. е. соотношения между длительностью импульсов выходного напряжения и пауз.

В инверторе режим широтно-импульсной модуляции обеспечивается блоком управления путем подачи импульсов на базы транзисторов 2 и 3 с некоторым сдвигом по отношению к импульсам, подаваемым на базы транзисторов 4 и 5. При этом имеют место моменты, когда транзисторы, установленные в диагонали моста, например, 2 (3) и 5 (4) открыты и формируется импульс с выходного напряжения и когд" все транзисторы моста закрыты (пауза) .

Для повышения надежности работы инвертора, в паузу, цепь дросселя 10 и трансформатора 12 замыкается через один из транзисторов моста 2 и 5 (3 и 4) и диод

8 и 7 (6 и 9), шунтирующий противоположный транзистор, что о(обеспечивается соответствующим построением блока 11 управления инвертора l. В период, когда пара транзисторов диагонали моста инвертора 1 откроется, дроссель 10 сглаживает броски тока, повышая КПД, и, одновременно, накапливает энергию, а в моменты паузы, благодаря тому, что цепь дросселя 10 и трансформатора 12 замкнута, через фильтр 14 отдает ее в нагрузку 16. Последнее обеспечивает линейность регулировочных характеристик при емкостных реакциях выпрямителя 13.

Наивысший КПД и наилучшая линейность регулировочных характеристик инвертора имеют место тогда, когда в выпрямителе протекает непрерывный ток. Это обеспечивается индуктивностью дросселя переменного тока I рассчитанной, исходя из соотношения (а-1 и (а-1 и

80.1 1О где 14.= /д „-скважность импульсов инвертора (фиг. 1); — частота преобразования;

I,,U — ток и напряжение нагрузки выпрямителя, приведенные к его первичной стороне.

Данное соотношение получено из условия непрерывности протекания тока в диагонали мостового инвертора при использовании эквивалентных схем плеч моста и определяет необходимый закон изменения индуктивности, обеспечивающий высокий КПД и работоспособность преобразователя при изменении тока нагрузки 10.

В качестве регулируемой индуктивности можно использовать, например, дроссель насыщения.

В этом случае в качестве блока управления используется транзисторный усилитель, в коллектор транзистора выходного каскада которого включена обмотка управления дросселя насыщения. В качестве датчика тока используется резистор.

Сравнительные испытания преобразователя с регулируемой индуктивностью в виде дросселя насыщения и нерегулируемой индуктивностью (дроссель переменного тока) показали, что с регулируемым дросселем линейность регулировочных характеристик сохраняется во всем диапазоне нагрузок (КПД преобразователя с изменением нагрузки меняется мало), а с нерегулируемым дросселем при сниженной нагрузке линейность регулировочных характеристик резко ухудшается. Например, на холостом ходу преобразователь практически теряет способность регулировать выходное напряжение, причем КПД преобразователя существенно падает при снижении нагрузки.

Экономический эффект изобретения определяется расширением области использования регулируемых преобразователей и экономией электроэнергии за счет повышения КПД.

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные мостовой инвертор с широтно-импульсным регулированием, дроссель переменного тока и выпрямитель с фильтром, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и улучшения линейности регулировочных характеристик при изменении тока нагрузки выпрямителя, введен дополнительный блок управления, вход которого подключен к выходу датчика тока, включенного между выпрямителем и клеммой для подключения нагрузки, а выход подключен к управляющему входу дросселя переменного тока, который выполнен с регулируемой индуктивностью.

Источники тнформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 463205, кл. Н .02 М 3/315, 1971.

2. Патент ФРГ № 2501527 кл. Н 02 Р 13/22, 1977, 907725

Составитель Н. Цишевская

Редактор Н. Джуган Техред А. Бойкас Корректор Г. Огар

Заказ 612 67 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д; 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4