Многоканальная система питания с равномерным токораспределением

Многоканальная система питания с равномерным токораспределением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: импульсные источники вторичного электропитания. Сущность изобретения: многоканальный источник представляет собой N параллельно работающих на общую нагрузку каналов, каждый из которых выполнен в виде двухтактного выпрямителя , подключенного по схеме со средней точкой к вторичным пояуобмоткам высокочастотного трансформатора через управляемые дроссели насыщения. Цепь отрицательной обратной связи через усилитель постоянного тока подключена к анодам размагничивающих диодов. Узел сравнения выполнен общим для всех каналов. Это позволяет обеспечить равномерную нагрузку каналов без организации специальных уравнительных связей, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ НТУ (21) 5038009/07 . (22) 17.04.92 (46} 23.02.93 Бюл,М 7 (76) Л.Л.Хруслов и В.И.Яськив (56) Авторское свидетельство СССР

М 789983, кл. 6 05 F 1/56, 1976.

Розанов Ю,К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты, — M. Энергоатомиздат. 1987.

Патент США М 4217632, кл. Н 02 М . 3/335, 1980 (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ С РАВНОМЕРНЫМ ТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ (57) Использование: импульсные источники вторичного электропитания. Сущность изоИзобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным источникам вторичного электропитания, и может быть использовано для питания устройств автоматики, вычислимвльной техники, связи и т,п., особенно при широком диапазоне изменения тока нагрузки.

При недостаточной установленной мощности отдельного источника используется параллельная работа нескольких таких источников на общую нагрузку.

Поскольку простое параллельное подключение N каналов на общую нагрузку при мощности нагрузки; превышающий мощность одного канала, недопустимо иэ-за неравномерного токораспределения по, 5U 1797729 АЗ (я)5 H 02 M 3/335 бретения: многоканальный источник представляет собой N параллельно работающих на общую нагрузку каналов, каждый из которых выполнен в виде двухтактного выпрямителя, подключенного по схеме со средней точкой к вторичным полуобмоткам высокочастотного трансформатора через управляемые дроссели насыщения, Цепь отрицательной обратной связи через усилитель постоянного тока подключена к анодам размагничивающих диодов. Узел сравнения выполнен общим для всех каналов. Это позволяет обеспечить равномерную нагрузку каналов без организации специальных уравнительных связей, 1 ил. аааав каналам, все известные многоканальные системы питания с равномерным токораспределением включают достаточно сложные уравнительные связи, которые вследствие большого количества дополнительных зле- 4 ментов снижают эксплуатационную надеж- M . ность системы питания, О

Известна многоканальная система питания, содержащая ведущий стабилизированный канал с цепью отрицательной (фд обратной связи по выходному напряжению и N ведомых стабилизированных каналов со своими цепями обратной связи, в каждой иэ которых имеется узел сравнения, подключенный одним входом к датчику тока данного канала, а другим — к датчику тока

1797729 лей насыщения, а аноды соединены между собой и с выходом усилителя постоянного тока в цепи обратной связи, причем узел сравнения цепи обратной связи выполнен 50 общим для всех каналов.

В предлагаемой системе реаена про блема параллельной работы каналов с равномерным токораспределением максимально простыми средствами: без организации уравнительных связей и уменьшением в N раэ числа узлов сравнения. При параллельной работе таких каналов для обеспечения пульсаций выходного напряжения на уровне тактовых в отдельном ста.ведущего канала. Наличие таких сложных перекрестных связей позволяет добиться . приемлемой равномерности токораспределения между каналами, Можно указать целый, ряд многоканальных систем питания с разными вариантами организации уравнительных связей для обеспечения равномерности нагрузки каналов, .Прототипом может служить многоканальная система питания с равномерным токораспределением, содержащая и параллельно соединенных по выходу стабилизированных каналов постoAHHol тока, каждый из которых содержит отрицательную обратную связь по напряжению со своим узлом сравнения и цепь отрицательной обратной связи по току, включающий датчик . тока нагрузки данного канала и узел сравне ния, задающий вход которого через дели. тель на и связан с выходом датчика тока нагрузки всей системы.

Равномерность токораспределения между каналами в этом устройстве достигается значительным усложнением схемы. введением датчиков нагрузки по числу каналов, N узлов сравнения и делителя иа N.

Цель изобретения — максимальное упрощение уравнительных связей при Одновременном обеспечении равномерного токораспределения параллельно работаю щих каналов, B предлагаемой многоканальной системе питания с равномерным токораспределением, содержащей N параллельно соединенных по выходу стабилизированных каналов постоянного тока с отрицательной обратной связью, включающей узел сравнения, каждый канал выполнен в виде двухтактного выпрямителя, подключенного по схеме со средней точкой к вторичной

Обмотке высокочастотного трансформатора через управляемые дроссели насыщения, с двумя размагничивающими диодами, катоды которых подсоединены к Общей точке диодов двухтактного выпрямителя и дроссе10

40 билиэаторе и исключения режима автоколебаний необходима установка одного общего для всех каналов узла сравнения, На чертеже приведена схема предложенной многоканальной системы питания.

Система содержит первичный источник

1 питания, представляющий собой высокочастотный инвертор напряжения, на выходе которого включена первичная обмотка 2 силового трансформатора. Число вторичных обмоток трансформатора равно числу N каналов. -Вторичная обмотка трансформатора выполнена со средней точкой, образующей две полуобмотки 3, 4. В каждом канале к полуобмоткам 3, 4 подсоединены управляемые дроссели 5, 6 насыщения и двухтактный выпрямитель на диодах 7, 8, выполненный по схеме со средней точкой. Размагничивающие диоды 9, 10 катодами подключены к общей точке дросселей 5, 6 насыщения и диодов 7, 8, а анодами — к выходу усилителя

11 постоянного тока в цепи отрицательной обратной связи, Средняя(точка полуобмоток 3, 4 трансформатора и общая точка выпрямительных диодов 7, 8 подключены к выходному фильтру 12. Входы усилителей

11 rlocTQAHHolo ToK8 BOGK KBH8l108 Ilодключены к общему узлу 13 сравнения. Вход узла

13 cp88HeHNA связан с выходными клеммами системы, к которым подключается нагрузка 14, Выходы выходных фильтров 12 соединены с выходными клеммами устройства. При необходимости увеличения мощности на нагрузке сверх мощности первичного источника 1 возможно подключение нескольких групп параллельных каналов, каждая иэ которых подключена к своему первичному источнику.

Многоканальная система питания работает следующим образом.

В каждом канале стабилизация выходного напряжения Осуществляется за счет соответствующего изменения напряжения на выходе ШИМ на управляемых дросселях 5, 6 насыщения. Магнитопроводы дросселей

5, 6 насыщения выполнены из магнитомягкого материала с прямоугольной петлей гистерезиса. В рабочий полупериод, когда к управляемому дросселю насыщения приложен "плюс" напряжения вторичной обмотки 3 (4) трансформатора, происходит перемагничивание в режиме источникФ

ЭДС от начального уровня индукции В ДО уровня индукции насыщения Bs согласно закону 0> = 4f BONIS, где f — частота высокОчастотного переменного напряжения; W-число витков обмотки; S — активная площадь сердечника.

flo обмотке управляемого дросселя насыщения во время его перемагничивания про1797729 текает ток, величина которого определяется сыщения выполнены по двухтактной схеме законом полного тока Y = Hl/Nf, где Н вЂ” ши- со средней точкой и управляющие полуперина петли гистерезиса на данной частоте; (риоды для управляемых дросселей насыще— средняя длина магнитопровода дросселя ния при этом чередуются во времени, то насыщения. 5 выходной сигнал усилителей постоянного

При достижении насыщения величины тока будет непрерывным во времени. Кроме тока в управляемом дросселе насыщения оп- того, управляемые дроссели насыщения во ределяется сопротивлением нагрузки. время перемагничивания обладают эквиваВ это время к обмотке второго управля- лентным сопротивлением R> перемагничиемого дросселя насыщения приложен "ми- 10 вания, которое определяется как нус" питающего переменного напряжения, отношение напряжения насыщения магничто соответствует управляющему полупери- -топровода дросселя насыщения к току его оду. В этот полупериод происходит пере- перемагничивания В=41В МР$/Н1. магничивание магнитопровода в режиме На частотах преобразования в десятки источника тока от уровня индукции насыще- 15 килогерц величина R> составляет несколько ния В до уровня индукции 8>, который on- . килоом. Поэтому в многоканальной системе ределяется стабилизирующей обратной питания, состоящей из стабилизаторов насвязью по выходному напряжению. В следу- пряжения на управляемых дросселях 5, 6 ющий полупериод, который для данного уп- насыщения. выходы усилителей 11 постоянравляемого дросселя насыщения будет 20 ноготока всегдаподключены кодинаковым рабочим, перемагничивание магнитопрово- сопротивлениям Ra. Разброс величины R> по да начнется с уровня индукции 81. Таким каналам зависит только от ширины петли образом реализован ШИМ на управляемых гистерезиса материала магнитопровода на дросселях насыщения с ППГ. Отработка из- данной частоте, коэффициента прямоугольменения сетевого напряжения происходит 25 ности и коэффициента заполненйя стали, непосредственно на управляемых дроссе- который определяет активную площадь селях насыщения путем сравнения напряже- чения. Поскольку магнитопроводы дроссения вторичной обмотки трансформатора c лей насыщения после их изготовления напряжением насыщения дросселя. проходят тестирование и сортировку по выПри включении N стабилизаторов на- 30 шеназванным параметрам, то подбор дроспряжения на общую нагрузку определяю- селей насыщения для стабилизаторов щим фактором равномерного напряжения незатруднителен. В данной распределения тока нагрузки между стаби- многоканальной системе электропитания лизаторами напряжения и устойчивой рабо- ток управления равномерно распределяетты такой системы является организация 35 ся между стабилизаторами напряжения, что построения цепи обратной связи. При этом приводит к одинаковому изменению глубивыходной сигнал цепи обратной связи, ко- ны размагничивания магнитопроводов упторый воздействует на регулирующий эле- равляемых дросселей насыщения, мент стабилизатора напряжения, должен Поскольку перемагничивание управляемых обеспечить этот режим,... 40 дросселей насыщения разных стабилизатоОтличительной особенностью стабили- ров в рабочий период происходит от источзаторанапряжениянауправляемыхдроссе- ника ЭДС одинаковой частоты и формы лях насыщения является то, что схема напряжения, то время перемагничивания управления его, состоящая из узла рассог- всехдросселейнасыщенияотзаполненного ласования и усилителя постоянного тока, 45 уровня индукции 81до уровня индукции наработает в линейном режиме. При этом вы- сыщения 8 будет одинаковым. Это значит, ходной ток ее на частотах преобразования что ток нагрузки будет протекать в течение десятки-сотни килогерцсоставляетдесятки одинаковой части рабочих полупериодов. миллиампер и коэффициент усиления ее на Таким образом достигнуто равномерно топорядок ниже, чем у регулирующего злемен- 50 кораспределение между N параллельно рата — управляемого дросселя насыщения, . ботающими. стабилизаторами напряжения.

При включении N таких стабилизаторов на общую нагрузку узел рассогласования По сравнению с существующими многовыполняется общим для всех стабилизато- канальными системами с равномерным торов напряжения, При этом во всей многока- 55 кораспределением в данной системе нальнойсистемебудетсуществоватьтолько значительно упрощена схема управления, один сигнал рассогласования, который по- поскольку система не нуждается в токовых ступает на входы N усилителей 11 постоян- обратных связях,и узел сравнения, который ного тока. Поскольку стабилизаторы является составной частью любогостабилинапряжения науправляемыхдросселях на- затора напряжения, выполняется общим для всех параллельно работающих стабили- . делением позволяет повысить КПД системы заторов напряжения. и качество выходного напряжения, а также

Такое построение многоканальной сис- надежность за счет упрощения схемы уптемы .питания с равномерным токораспре- равления.

Составитель A,Áo÷âðîå

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Д.Мотыль

Редактор

Заказ 670 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Многоканальная система питания с равномерным токораспределением, содержащая N параллельно соединенных по выходу стабилизированных каналов постоянного тока с отрицательной обратной связью, включающей узел сравнения, отличающаяся тем; что каждый канал выполнен в виде двухтактного выпрямителя, подключенного по схеме со средней точкой к вторичной обмотке высокочастотного трансформаторе через управляемые дроссели насыщения, с двумя размагничивающими диодами, катоды которых подсоединены к общей точке диодов двухтактного выпрямителя и дросселей насыщения, а аноды соединены между собой и с выходом усилителя постоянного тока в цепи обратной связи, причем узел сравнения цепи обратной связи выполнен общим для всех каналов.