Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы

Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯНН010 НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАДАННОЙ ФОРМЫ, содержащий ключевой регулятор, соединяющий входные выводы преобразователя с выходными выводами через дроссель, и линейный регулятор, выходом подключенный к выходным выводам преобразователя через датчик тока, выход которого соединен с первым управляющим входом ключевого регулятора, a цепь управления линейного регулятора через, усилитель соединена с выходньми выводами преобразователя, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД, в него введены дополнительный инвертор, дополнительный Г-образный LC -фильтр и выпрямитель, причем вход дополнительного LC -. фильтра соединен с выходом ключевого регулятора, вход дополнительного инвертора соединен с входными выводами преобразователя, выход этого инвертора через вькод дополнительного LC -фильтра и вьшрямитель соеди (Л нен с питающим входом линейного регулятора, a выход усилителя - с вторым управляющим входом ключевого регулятора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) 4(51) Н 02 М 7 537

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР /

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3595368/24-07 (22) 26 .05.83 (46) 23.01.85 Бюл. Ь - 3 (72) М.П.Козин и Е.Н.Гейтенко (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 621.314.152(088.8) (56) 1. Кибакин В.М. Основы ключевых ев tt методов усиления. М., Энергия

1980, с. 15.

2. Авторское свидетельство СССР

У 638936, кл. G 05 F 1/56, 1978. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

ЗАДАННОЙ ФОРМЫ, содержащий ключевой регулятор, соединяющий входные выводы преобразователя с выходными выводами через дроссель, и линейный регулятор, выходом подключенный к выходным выводам преобразователя через датчик тока, выход которого соединен с первым управляющим входом ключевого регулятора, а цепь управления линейного регулятора через усилитель соединена с выходными выводами преобразователя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены дополнительный инвертор, дополнительный

Г-образный 1С -фильтр и выпрямитель причем вход дополнительного 1С вЂ” . фильтра соединен с выходом ключево- . го регулятора, вход дополнительного инвертора соединен с входными выводами преобразователя, выход этого инвертора через выход дополнительного С --фильтра и выпрямитель соединен с питающим вхсфом линейного регулятора, а выход усилителя - с вторым управляющим входом ключевого регулятора. регулятор, соединяющий входные выводы преобразователя с выкоднйми выводами через дроссель, и линейный регулятор, выходом подключенный к вькодным выводам, преобразователя через датчик тока, выход которого соединен с первым управляющим входом ключевого регулятора, а цепь управления линейного регулятора через усилитель соединена с выходными выводами преобразователя, введены дополнительный инвертор, дополнительный Г-образный L< -фильтр и выпрямитель, причем вход дополнительного ЬC -фильтра соединен с выходом ключевого регулятора, вход дополнительного инвертора соединен с входными выводами преобразователя, выход этого инвертора через выход дополнительного LC -фильтра и выпрямитель соединен с питающим входом линейного регулятора, а выход усилителя с вторым управляющим входоМ ключевого. регулятора.

На фиг.1 показана функциональная бЛок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — диаграммы напряжений, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь состоит из ключевого регулятора 1 с релейной характеристикой передачи напряжения и линейного регулятора 2, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя 3; На входы усилителя 3 подаются задающий сигнал и сигнал отрицательной обратной связи, снимаемый с выхода преобразователя. К входным выводам постоянного напряжения подключены питающие входы усилителя 3, ключевого регулятора 1 и инвертора

4, у которого средний вывод вторичной обмотки выходного трансформатора соединен через выход Г-образного

Ы -фильтра 5 с выходом ключевого регулятора 1. Питающий вход линейного регулятора 2 подключен через выпрямитель б мостового типа к крайним выводам вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора 2 и, значит, последовательно по отношению к выходам ключевого регулятора

1 и фильтра 5. Выход линейного регулятора 2 через датчик 7 тока и выход ключевого регулятора 1 через интегрирующий дроссель 8 подключены параллельно к выходным выводам преобразователя. Управляющие входы ключевого регулятора 1 соединены с выходами датчика 7 тока и усилителя 3.

1 1136283 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения в стабилизированное переменное напряжение любой заданной фор- 5 мы в устройствах автоматики, энергетики и в транспортных средствах.

Известен преобразователь постоян1 ного напряжения в напряжение заданной формы, состоящий из последова- 10 тельно соединенных ключевого и линейного регуляторов. Регулирование мощности, подаваемой в нагрузку, осуществляется с помощью ключевого регулятора, имеющего высокий КПД. Ли- 15 нейный регулятор служит для сглаживания пульсаций P1) .

Однако ток через линейный регулятор равен току ключевого регулятора, что приводит к большим потерям энергии, большим весу и габаритам линейного регулятора, определяемыми максимальной мощностью, вЫделяемой в нагрузке.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы, содержащий ключевой регулятор, соединяющий входные выводы преобразователя с выходными выводами через дроссель, и линейный регулятор, вькодом подключенный к выходным выводам преобразователя через датчик тока, выход которого соединен с первым управляющим входом ключевого регуля35 тора, цепь управления линейного регулятора через усилитель соединена с выходными выводами преобразователя, на вькоде ключевого регулятора включен возвратный диод, а цепь пи-., тания линейного регулятора подключена к входным выводам преобразователя .

Недостаток известного преобраэова- теля состоит в пониженном КПД, вследствие того, что при низких выходных напряжениях преобразователя, например, при формировании синусоидального выходного напряжения к линейному регулятору приложено почти полное напряжение питания преобразователя.

Цель изобретения — повышение КПД устройства.

Эта цель достигается тем, что И в преобразователь постоянного на1 пряжения в переменное напряжение заданной формы, содержащий ключевой

3 1136

Преобразователь работает следующим образом.

С помощью инвертора 4, построенного,. например, по двухтактной схеме с выходным трансформатором, и выпрямителя 6 мостового типа формируется постоянное двухполярное напряжение малой величины и мощности (фиг.2), необходимой для питания линейного регулятора 2 (прямые 1 на диаграмме ig !

1.2) . Под действием задающего сигна-. ла, например, синусоидальной формы с помощью усилителя 3 и линейного регулятора 2 отрабатываются малые уровни выходного напряжения. При достижении выходным сигналом датчика 7 тока порога включения ключевого регулятора .1 (пунктирные 2 или 3 на диаграмме 1.2) происходит включение соответствующего ключевого элемента ключевого регулятора 1. В результате ток последнего увеличивается, а ток .линейного регулятора 2 снижается под действием сигнала отрицательной обратной связи, поступающего с выхода преобразователя на вход усилителя 3. В момент достижения сигнала датчика 7 тока порога выключения ключевого регулятора 1 ключевой элемент выключается. Пороговые значения входного сигнала, при которых ключевой регулятор 1 включается и выключается, выбираются, например, так, чтобы максимальные токи линейного регулятора 2 были равны по абсолютной величине и противоположны по знаку. При изменении знака задающего сигнала, выходное напряжение ключевого регулятора 1 соответственно меняет знак (диаграмма 1 ° 3) под . 0 действием сигнала, поступающего с выхода. усилителя 3. Одновременно меняются на противоположные знаки токов через линейный регулятор.2, соответствующие порогам включения и выключения ключевого регулятора 1.

Основную нагрузку несет ключевой регулятор 1 с релейной характеристикой (ломаная 4 на диаграмме 1,1), а линейный регулятор 2 обеспечивает заполнение пульсаций ключевого регулятора 1 и динамические режимы (ломаная на диаграмме 1 ° 2). Наряду с дросселем 8 с помощью фильтра 5 осуществляется частичная фильтрация вы» ходного напряжения ключевого регулятора 1, причем напряжения на выходах

283 4 фильтра и дросселя идентичны. Напряжения для питания линейного регулятора 2 суммируются с выходным напряжением ключевого регулятора 1 и фильтра 5 с помощью вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора 4. Поэтому напряжения питания линейного регулятора 2 (ломаные

5 на диаграмме 1.1) повторяют выходное напряжение ключевого регулятора 1 и дросселя 8 и отличаются на величину постоянных составляющих, равных двухполярному напряжению, формируемому с помощью инвертора 4 и выпрямителя 6. В результате, независимо от величины и формы выходного напряжения преобразователя, питание линейного регулятора 2 осуществляР ется напряжением малой величины, близкой к напряжению насыщения транзисторов линейного регулятора. Если в известном устройстве КПД линейного регулятора не может быть больше величины Ф/4 для выходного напряжения синусоидальной формы и максимальной амплитуды, равной напряжению питания, то в предлагаемом преобразователе КПД линейного регулятора су-! щественно вьппе и близок к КПД ключевых устройств.

В случае использования B предла гаемом преобразователе ключевого регулятора, позволяющего формировать постоянное напряжение, частотный

1 диапазон преобразуемых напряжений преобразователя начинается от нуля, при этом реактивные элементы фильтра и дроссель имеют малые вес и габариты. Использование линейного регулятора позволяет добиться высокого .качества формы выходного напряжения, и высоких динамических свойств преобразователя. Пороговые значения входных сигналов включения и выключения ключевого регулятора преобразователя можно выбрать так, что выключение ключевого регулятора будет происхо-: дить при токе линейного регулятора той же полярности, что и для включения или, например, при нулевом значении тока. При этом для прежней величины разности пороговых значений сигнала включения и выключения ключевого регулятора необходимо уве .ичить напряжение для питания линейного регулятора.

1136283

Составитель В.Моин

Редактор И.Николайчук Техред А.Бабинец Корректор A.0 Ðó÷àÐ

Заказ 10299/43 Тирах 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ф по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб;, д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Укгород, ул. Проектная, 4