Стабилизированный преобразователь постоянного тока

Стабилизированный преобразователь постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий входные выводы, которые через регулирующий элемент, усилитель мощности с трансформаторным Выходом, выпрямитель и фильтр соед нены с выходными выводами, подключенными через усилитель обратной связи к управляющему входу регулирующего элемента, причем последний выполнен на регулирующем транзисторе с резистором в цепи эмиттера, а усилитель мощности - на силовых транзисторах, управляющими входами подсоединенных к выходам задающего генератора, отличающийся тем, что, сцелью повышения качества энергии на выходе стабилизированного преобразователя путем увеличения быстродействия системы регулирования , а также упрощения, первый входной и выходной выводы объединены общей шиной, к которой подключен указанный резистор,.а коллектор регулирующего транзистора подключен к объединенным эмиттерам силовых транзисторов усилителя мощности,который выполнен по схеме со средней точкой, подключенной к второму входному выводу. 5«до

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 SU ((((ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2973266/24-07 (22) 20 ° 08.80 (46) 23 ° 11.83. Бюл. 9 43 (72) М.Г, Варш, Ф..М. Гарцман, Н.A. Платонов и. В.М. Щербаков (71) Ленинградское научно-производствеиное объединение "Буревестник" (53) 621.316 722.1 (088 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 515100, кл. G 05 F 1/56, 1975.

2. Патент Великобритании

Р 1454395, кл. G 05 F 1/64, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 748719, кл. Н 02 М 3/335,1978. (54) (57) 1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, со- . держащий входные выводы, которые через регулирующий элемент, усилитель мощности с трансформаторным выходом, выпрямитель и фильтр соединены с выходными выводами, подклю3(50 G 05 F 1/64â, Н 02 М 3/335 ченными через усилитель обратной связи к управляющему входу регулирующего элемента, причем последний выполнен на регулирующем транзисторе с резистором в цепи эмиттера, а усилитель мощности — на силовых транзисторах, управляющими входами подсоединенных к выходам задающего . генератора, отличающийся теМ, что, с целью повышения качества энергии на выходе стабилизированного преобразователя путем увеличения быстродействия системы регулирования, а также упрощения, первый входной и выходной выводы объединены общей шиной, к которой подключен указанный резистор, а коллектор регулирующего транзистора подключен к объединенным эмиттерам силовых транзисторов усилителя мощности,который выполнен по схеме со средней точкой, подключенной к второму входному выводу.

g((A@7

1056168

35

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что коллекторы силовых транзисторов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания высоковольтным стабилизированным напряжением электронных и других приборов и аппаратов, входящих в состав аппаратурных комплексов для научных исследований, содержащих быстродействующие цифро. вые устройства автоматики и вычислительной техники, а также другие электронные устройства, чувствительные к импульсным помехам.

Известны стабилизированные преобразователи с высоковольтным выходом, содержащие включенные последовательно регулирующий транзистор, двухтактный преобразователь,содержащий усилитель мощности на силовых транзисторах с выходным трансформа.тором и задающий генератор с транс. форматорным выходом, подключенным к управляющим входам силовых транзисторов усилителя мощности, выпрямитель, делитель выходного напряжения и усилитеЛь обратной связи, подключенный к входу регулирующего транзистора.

При этом эмиттер регулирующего транзистора подключен к средней точке первичной обмотки выходного трансформатора усилителя мощности либо непосредственно, либо через дроссель, зашунтированный последовательной диодно-резистивной цепбчкой (Ц и f2) .

Однако стабилизация выходного напряжения в этих устройствах осуществляется посредством автоматического регулирования низковольтного напряжения питания усилителя мощности по отклонению выходного высоковольтного напряжения. Паразитные параметры выходного трансформатора (распределенная емкость высоковольтной обмотки и индуктивность рассеяния) обуславливают в случае питания усилителя мощности от источника напряжения кратковременные скачки потребляемого тока, . а также искажение вершины импульса . напряжения на каждой из первичных полуобмоток и высоковольтной обмотке трансформатора кратковременными выбросами значительной амплитуды и затухающими высокочастотными колебаниями.Это ухудшает электромагсоединены сЬ средней точкой через введенные конденсаторы.

2 нитную совместимость технических средств аппаратурного комплекса,содержащего известные высоковольтные стабилизаторы, по цепям электропитания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стабилизированный преобразователь постоянного тока, входные выводы которого через регулирующие элементы, усилитель мощности с трансформаторным выходом, выпрямитель и фильтр соединены с его выходными выводами, подключенными через усилитель обратной связи к управляющему входу регулирующего элемента, причем последний выполнен на регулирующем транзисторе с резистором в цепи эмиттера, а усилитель мощности — на силовых транзисторах, управляющими входами подсоединенных к выходу задающего генератора (3 .

Однако в известном стабилизированном преобразователе на входе усилителя мощности установлен конденсатор, поэтому для устранения сквозных токов управление силовыми тран- зисторами осуществляется с паузой на нуле, в течение которой разряжается емкость высоковольтной обмотки выходного трансформатора.

Необходимость формирования паузы усложняет схему и конструкцию задающего генератора, а наличие паузы ограничивает воэможность повышения быстродействия системы регулирования и ухудшает таким путем качество энергии на выходе конвертора.

Цель изобретения — повышение качества энергии на выходе стабилизатора путем увеличения быстродействия системы регулирования, а также упрощения устройства..

Эта цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, входные выводы которого через регулирующий элемент, усилитель мощности с трансформаторным выходом, выпрямитель и фильтр соединены с его выходными выводами, подключенными через усилитель обратной связи к управляющему входу регулирующего элемента, причем последний выполнен на регулирующем транзисторе с резистором в цепи

1056168 эмиттера, а усилитель мощности — на силовых транзисторах, управляющими входами подсоединенных к выходу задающего генератора, первый входной и выходной выводы объединены общей шиной, к которой подключен резистор, а коллектор регулирующего транзистора подключен к объединенным эмиттерам силовых транзисторов усилителя мощности, который выполнен по схеме со средней точкой, подключенной к второму входному выводу.

Кроме того, коллекторы силовых транзисторов соединены со средней точкой через введенные конденсаторы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие особенности его работы.

Стабилизированный преобразователь содержит регулятор 1 тока и преобразовательную ячейку 2, выпрямитель

3 и включенный между выходным вывоgloM и общей шиной делитель 4.

Преобразовательная ячейка 2 состоит из задающего генератора 5 с трансформаторным выходом и усилителя б мощности с первичной цепью .7 на силовых транзисторах 8 и 9,управляющими входами подключенных к выходу задающего генератора 5. К коллекторам силовых транзисторов 8 и 9 подключены полуобмотки 10 и 11 выходного трансформатора 12,и конденсаторы 13 и 14, подключенные каждый параллельно соответствующей полуобмотке. Регулятор 1 тока содержит регулирующий элемент 15 на регулирующем транзисторе, 16 и резисторе

17 в цепи его эмиттера, а также усилитель 18 обратной связи. Один из входов усилителя 18 соединен с источником опорного напряжения, а дру- гой - с делителем 4. Коллектор транзистора 16 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов 8 и 9.

Регулирующий элемент 15, управляющийся от источника напряжения (с выхода усилителя 18),является для первичной цепи 7 усилителя 6 мощности источником тока.

Усилитель б мощности образует в сочетании с элементом 15 переключатель тока, .причем величина переключаемого тока регулируется по отклонению выходного высоковольтного на пряжения, обеспечивая его стабилизацию на установленном уровне. При этом преобразовательная ячейка 2, благодаря соединению токозадающего .резистора 17 с общей шиной, а коллектора регулирующего транзистора 16 С объединенными эмиттерами силовых транзисторов 8 и 9 усилителя б осуществляет преобразование ток-найряжение. Работа усилителя б в режиме переключения стабилизированного тока обуславливает

65 занной емкостью С. Напряжение на полуобмотках 10(11 ) и емкости С име.ет вид совокупности отрезков параболы,представленных эпюром 21 и опре- . деляются величиной выходного тока регулятора 1,емкостью С,частотой задающего генератора 5 и числом витков обмоток, I

Динамические искажения,обусловленные переключением транзисторов

8 и 9, характеризуются задержкой начала изменения тока в полуобмотке

10 или 11 по отношению к началу изменения тока через емкость С, определяемой по формуле

) lO(44)

З EO(4t) Q

*NN -15 где Ь о(„) — индуктивность полуобмот ки 10 (11) трансформатора 12; малое время переходного процесса, так как транзисторы 8 и 9 переключаются попеременно без пауз, в отличие от известного устройства.Тем самым обуславливается воэможность повышения частоты преобразования тока питания усилителя 6 в высоковольтное напряжение на вторичной обмотке трансформатора 12, а следовательно, и.быстродействия системы регулирования.

Эпюры 19 и 21 (фиг.2) показывают изменение тока, протекающего соответственно через конденсатор 13 или 14 и полуобмотку 10 или 11 в те чение нескольких последовательных тактов работы преобразователя 2.

В каждый такт работы выходной ток регулятора 1 проходит по ветке первичной цепи 7, содержащее открытый

2р в течение данного такТа транзистор

8 или 9 усилителя 6 мощности и параллельную LC -цепочку полуобмотки

10 или 11 и конденсатора 13 или 14 соответственно. Длительность такта

25 равна полупериоду колебаний задающего генератора 5. В начальный момент такта весь ток первичной цепи 7 проходит через конденсатор 13 или

14 открытой ветви. Ток в соответствующей полуобмотке 10 или 11 изменяется по мере заряда суммарной емкости С, образованной емкостью конденсатора 13 или 14 и пересчитанной в первичную распределительной емкостью вторичной обмотки повышающегр трансформатора 12 С, (С <

= С - и; где n —. коэффициент l.

st трансформации трансформатора 12, С вЂ” емкость вторичной обмотки трансформатора 12.

4О таким образом, в открытой ветви цепи 7 за время каждого такта имеет место перераспределение выходного стабилизированного тока регулятора 1 между полуобмоткой 10 или 11 и ука1056168

<с >)с()) и„„4

Фиг. Е

k „H,, â€,цинамическое сопротивление регулирующего элемента 15 регулятора тока 1.

Практически не трудно обеспечить ин 45 10 Ом, При индуктивности

5 полуобмоток 1р и 11 не более 1 ° 1б Гн длительность 1 > д),1 не превышает

"8

10 с, т.е. соизмерима с временем переключения современных транзисторов (КТ907, КТ626 и др). поэтому в предлагаемом устройстве влиянием на частоту переключения тока в усйлителе мощности 6, а следовательно, и на быстродействие системы регулирования можно пренебречь.Кроме того, поскольку время переключения транзисторов в переключателе тока, образованном элементом 15 и усилителем б мощности, много меньше постоянной времени выходного фильтра 3 и усилителя 18, то в течение длительности переходного процесса в усилителе б мощности выходной ток регулятора 1, а следовательно„ индукция в сердечнике трансФорматора 12, напряжение U g и выходное напряжение не изменяются, т.е. в составе пульсаций выходного стабилизированного напряжения практически отсутствуют высокочастотные импульсы синхронные с моментами переключения транзисторов 8 и 9 усилителя б. Следует отметить также отсутствие в выходном напряжении искажений формы на обмотках трансформатора 12 высокочастотными колебаниями, так как эквивалентный контур,образованный индуктивностью рас1 сеяния и распределенной емкостью высоковольтной обмотки, обладает очень большим затуханием, вносимым сопротивлением R q„ через которое указанный контур подключен к входным выводам. Отмеченное улучшает электромагнитную совместимость, упрощает конструкцию (нет жестких требований к экранировке) и снижает ограничение на увеличение частоты переключения тока транзисторов 8 и 9 усилителя 6 мощности, а следовательно, и на повышение быстродействия системы регулирования, улучшающее качество энергии на выходе стабилизатора.

) В предлагаемом устройстве по сравнению с известным выполнение усилителя 6 мощности по схеме со

2О средней точкой позволяет осуществлять переключение его силовых транзисторов без пауз, что упрощает схему 5, а также настройку..Эффективность стабилизированного преобразователя обусловлена исключением необходимости экранирования трансформатора ввиду снижения уровня радибпомех, упрощением схемы и конструкции задающего генератора, так.как отсутствует необходимость

Формирования паузы между переключающими.импульсами. Кроме того, вследствие уменьшения длительности переходного процесса в усилителе мощности уменьшаются габариты радиаторов, на которых устанавливаются силовые транзисторы, ВНИИПИ Заказ 9305/41

Тирах< 874 Подписное

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