Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения

Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАЙИ E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ц,928326 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 22;05. 80 (2)) 2928089/24-07 с присоединением заявки М (2;3) П риоритет (5! )М. Кл.

С 05 F 1/58 н 02. И 3/335

Гевударственный квинтет

d (53) УД,К 621. 316. . 722. 1 (088.8) IIo делам нэобретеннй и открытий

Опубликовано 15 ° 05 ° 82 ° Бюллетень _#_s

Дата опубликования описания 15 05-82,В. П. Борисов, В. А. Евдокимов и И. И. Ког Ьсков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРУОЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯ КЕНИЯ

Изобретение относится к электро- технике и предназначено для использования в устройствах электропитания автоматики и вычислительной техники.

Известны стабилизирующие преобразователи напряжения, в состав которых входят инвертирующая схема на транзисторах, работающая в двухтактном режиме, трансформатор с выходным выпрямителем, подключенный к выходу после него индуктивноемкост» ный фильтр, и устройство управления и защиты (1)и(21.

Недостатками указанных преобразователей являются относительно низкий КПД, малая надежность, большие габариты, что объясйяется наличием в них дополнительных импульсных потерь мощности от. сквозных токов и подмагничивания трансформатора, сложностью схемы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является

2 стабилизирующий преобразоеатель пос тоянного напряжения, содержащий подключенные к разнопотенциальным входным зажимам два:транзисторных ключевых элемента, трансформатор свыпрямителем, две диодные цепи и последовательно соединенные дроссель фильтра и конденсатор фильтра, к которому подключен блок управления и защиты (3).

Недостатками этого преобразователя являются низкий КПД малая надежность, большие габариты.

Цель изобретения - повышение КПД,. надежности, уменьшение габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизирующем преобразователе напряжения, содержащем подключенные к разнопотенциаль20 ным входным зажимам два транзисторных ключевых элемента, трансформаторную цепь с основным выпрямителем, две диодные цепи, дроссель и конденсатор фильтра с подключенным к

928326 ф нему блоком управления и защиты, транзисторные ключевые элементы соединены через дроссель фильтра между собой и через введенную среднюю точку дросселя - с входом трансформаторной цепи., причем два одноименных силовых вывода транзисторных ключевых элементов соединены между собой соответственно через две введенные диодные цепи, допбл- 10 нительный вход трансформаторной цепи соединен через регулирующий блок с блоком управления и защиты, дополнительный выход трансформаторной цепи через дополнительный выпря- д митель соединен с основным выпрямителем, и оба выпрямителя подключены к; конденсатору фильтра.

На фиг. 1 приведена структурная схема стабилизирующего преобразование- 2в ля,постоянного напряжения; на фиг.2то же, упрощенный вариант.

Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения содержит подключенные к разнопотенциальным вход- 25 ным зажимам 1 транзисторные ключевыв элементь> 2 и 3, соединенные с ними диодные цепи,4 и 5, дроссель фильтра 6, средняя точка которого подключена к трансформаторной цепи с Зо трансформаторами 7 и 8,соединенными с основным 9 и дополнительным 10 выпрямителями. Выпрямители соединены с конденсатором фильтра 11 и блоком уп» равления и защиты 12, подключенным к регулирующему блоку 13, в который входят транзистор 14 и выпрямитель

15. Элементы 2 и 3 с конденсаторами

16 и 17 образуют полумостовую схему инвертора. Выходное напряжение преобразователя снимается с конденсатора 11 через зажимы 18.

Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

При поступлении пита»»>цего напряжения на зажимы 1 (фиг. 1) одновременно начинают поступать прямоугольные импульсы управления поочередно на элементы 2 и 3, в результате чего пос" 5© ледние поочередно переводятся в насыщенное или обесточенное состояние.

Одновременно каждый из конденсаторов

16 и 17 заряжается примерно до половины питающего напряжения. В результате поочередной коммутации элементов 2 и 3 на перви щых обмотках трансформаторов 7 и g образуется пе ременное напряжение, которое после трансформации и выпрямления выпрямителями 9 и 10 начинает заряжать конденсатор 11, причем скорость заряда последнего, а, следовательно, и амплитуда токов через элементы 2 и 3, 7-10 ограничивается дросселем

6. Величина выходного напряжения преобразователя (на конденсаторе 11) стабилизируется на заданном уровнес помощью цепи обратной связи из элементов 12- 15. Если напряжение на зажимах 1 минимально по величине, блок управления и защиты 12 воздействует на регулирующий блок 13 так,,что его транзистор 14 удерживается в насыщенном состоянии. В результате трансформатор 8 замыкается накоротко через выпрямитель 15 и транзистор,14, падение напряжения на его первичйой обмотке и на входе BblllpR мителя 10 близко к нулю, и напряжение с выхода инвертора через трансформатор 7 и выпрямитель 9 поступает на выходные зажимы 18 и конденсатор

11. При максимальной величине напряжения на зажимах 1 блок 12 удерживает транзистор 14 в обесточенном состоянии. При этом ток через выпрямитель 15 не протекает, напряжение на выходные зажимы 18 поступает через оба выпрямителя 9 и 10, причем выход ное напряжение инвертора распределяется между первичными обмотками трансформаторов 7 и 8 пропорционально их коэффициентам трансформации.

Последние выбираются так, чтобы и в этом режиме работы напряжение на зажимах 18 было равно первоначальному (заданному) значению. При промежуточных значениях напряжения на зажимах 1 с помощью блока 12 и 13 оказывается большее или меньшее шунтирующее воздействие на трансформатор 8, вследствие чего осуществляется перераспределение напряжений между трансформаторами 7 и 8, а нап», ряжение на зажимах 18 поддерживается равным заданному значению. Транзистор 14 и блок 13 может работать в режиме непрерывного или широтно-импульсного регулирования. Уменьшение переменной составляющей напряжения на зажимах 18, т.е, сглаживание пульсаций, достигается с помощью дросселя фильтра 6, поддерживающегс постоянний по амплитудному значению ток в цепях преобразователя, и конденсатора фильтра 11. В дэ »10

5 92 ных режимах работы токи через диод-ные цепи 4 и 5 не протекают. При случайном или при аварийном исчезновении импульсов управления элементаим 2 и 3, или при отключении преобразователя, когда на обмотках дросселя 6 возникает полярность напряжения, открываются диодные цепи 4 и 5 и избыток электромагнитной энергии дросселя 6 возвращается в источник питания (зажимы 1), что защищает элементы 2 и 3 от перенапряжений.

При возникновении в преобразователе режимов сквозных токов или пбдмагничивания трансформаторов дроссель 6 ограничивает. ток через элементы 2 и

3, что защищает их от импульсных пе регрузок, повышает КПД и надежность преобразователя. При возникновении короткого замыкания в нагрузке преобразователя ток короткого замыкания в начальный период времени ограничивается дросселем 6, что защищает элементы преобразователя от перегрузки.

В последующем блок управления и защиты 12 аварийным сигналом осуществляет отключение элементов 2,3 и 13.

При работе регулирующего блока 13 в режиме широтно-имульсного регулирования реализованный в данном преобразователе вольтодобавочный спо соб регулирования выходного напряжения (путем коммутации трансформатора 8, входящего в состав последовательной цепи трансформаторов 7 и 8) позволяет умен ьшить габариты сглаживающего фильтра и преобразователя в целом, а также уменьшить амплитуду генерируемых коммутационных помех, а, следовательно,и габариты помехоподавляющих фильтров (не показаны).

В данном преобразователе может быть использована также мостовая схема инвертора. В этом случае вместо последовательной цепи из конденсаторов 16 и 17 включается вторая . цепь из двух транзисторных коммутирующих элементов, диодных цепей и дросселя со средней точкой, аналогичная цепи элементов 2-6, соединяемая и коммутируемая идентичным образом.

При использовании данного преобразователя для питания нагрузки малой мощности, когда нецелесообразно использовать вольтодобавочный, способ регулирования, схема предложенного преобразователя может быть упрощена (фиг. 2). В данном варианте

8326 6 обьединены между собой трансформаторы 7 и 8, выпрямители 9 и 10 (фиг. 1), а функции регулирующего блока 13 выполняют транзисторные коммутирующие элементы 2 и 3. Принцип работы преобразователя по фиг. 2 аналогичен предыдущему.

По сравнению с известным предложенный преобразоватеЛь имеет более высокий КПД, надежность и меньшие габариты, так как в нем включение дросселя фильтра (сравнительно большой индуктивности) в цепь транзие" торных коммутирующих элементов позволяет эффективно защитить последние от импульсных перегрузок,в режимах сквозных токов и подмагничивания трансформаторов уменьшить амплитуду коммутационных помех. Вольтодобавочный способ регулирования, осуществляемый путем последовательного включения трансформаторов в трансформаторной цепи, позволяет уменьшить габариты сглаживающего, фильтра и коммутационные помехи. Подключение выходных выпрямителей не" посредственно к конденсатору фильтра позволяет также повысить КПД и уменьшить коммутационные помехи, так как при этом форсируется процесс запирания диодов выпрямителей при смене полярности напряжения на трансформато.рах.Ìåíüùåå количество элементов в преобразователе (фиг. 2) существенно упрощает преобразователь.

Формула изобретения

Стабилизирующий преобразовательпостоянного напряжения, содержащий подключенные к разнопотенциальным входным зажимам два транзисторных ключевых элемента, трансформаторную цепь с основным выпрямителем, две ди одные цепи, дроссель и конденсатор фильтра с подключенным к нему блоком управления и защиты, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью умень шения габаритов, повышения КПД и надежности, транзисторные ключевые элементы соединены через дроссель фильтра между собой и через введенную среднюю точку дросселя — с входом трансформаторной цепи, причем два одноименных силовых вывода транзисторных ключевых элементов -соединены между собой соответственно через две введенные диодные цепи, дополнительг.2

Составитель Л. Стрелкин

Техред В,Кастелевич Корректор "

Редактор А, Гулько

Заказ 3239/60 Тираж 908 ; Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф ее е ° филиал ППП патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

7 928326 Ь ный вход трансформаторной цепи соеди- Источники информации, нен через регулирующий блок с бло- принятые во внимание при экспертизе ком управления и защиты, дополни 1. Авторское свидетельство СССР тельный выход трансформаторной цепи, Ю1 684694, кл. Н 02 М 3/335, 1977. соединен через дополнительный выпря- 5 2. Автооское свидетельство СССР, митель с основным выпрямителем, и оба У 600546, кл. G 05 F 1/58, 1976. выпрямителя подключены к конденсатору 3. Заявка ФРГ М 1960749, фильтра. кл. H 02 И 3/335, 1976,