ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H02M7/539 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания.

Известен преобразователь напряжения, содержащий усилитель мощности, подключенный к блоку выпрямителей и фильтров, устройство управления преобразователем, содержащее задающий генератор, подключенный к широтно-импульсному модулятору с усилителем постоянного тока с оптронной развязкой устройства управления и усилителя мощности [1] .

Известен также преобразователь, содержащий инвертор, трансформатор, схему управления, синхронизирующий задающий генератор, счетчик импульсов, а также логические элементы И, ИЛИ [2] .

Недостатком известных преобразователей является их работа во всех режимах на одной и той же частоте преобразования независимо от характера нагрузки и условий эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство, содержащее усилитель мощности, схему управления с автоматической задержкой включения транзисторов на время рассасывания, генератор импульсов и делитель частоты на триггере [3] .

Недостатком известного устройства является отсутствие регулировки частоты преобразования в зависимости от нагрузки и условий эксплуатации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и увеличение показателей надежности путем осуществления изменения частоты преобразования от внешних факторов.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий усилитель мощности, схему управления, подключенную к усилителю и управляемую генератором импульсов, и делитель частоты, введен узел анализа характера нагрузки и изменения условий эксплуатации, делитель частоты выполнен в виде двоичных счетчиков на h частот, к выходу каждой из частот, кроме n-й, подключен выпрямитель с фильтром, он снабжен n элементами совпадения, причем к входу n-го подключен выход делителя частоты f_n и выход выпрямителя с фильтром - уровень напряжения N_n-1, выход n-й схемы совпадения подключен к входу (n-1)-й, к двум другим входам которой подключены выход делителя f_n-1 частоты и выход выпрямителя с фильтром - уровень напряжения N_n-2 и т. д. , к первой схеме совпадения подключены выход второй, выход делителя частоты f₂ и выход выпрямителя с фильтром - уровень N₁, выход первой схемы совпадения подключен к одному из входов схемы ИЛИ, все схемы совпадения, кроме первой, являются элементами И-НЕ, к второму входу схемы ИЛИ подключена частота f₁, между выходами выпрямителей с фильтром и соответствующими входами схем совпадения установлены инверторы, выход упомянутой схемы ИЛИ подключен к схеме управления усилителем мощности, причем к входам узла анализа подключены сигналы изменения условий эксплуатации, а выходы упомянутого узла подключены соответственно к каждому блокировочному входу делителя частоты.

На чертеже фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая его работу.

Преобразователь содержит генератор импульсов 1, делитель 2^l-2ⁿ частоты, выполненный на n счетчиках с блокировкой (в качестве счетчиков могут быть использованы счетчики двоичного кода с блокировкой по R-входу, т. е. при уровне лог. "0" на нем происходит разрешение счета, а при лог. "1" - запрет, т. е. блокировка соответствующего делителя частоты), выпрямители 3^l-3ⁿ с фильтрами на каждую из частот, в результате чего образуется уровень напряжения N данной частоты (для уменьшения постоянной времени) и исходя из незначительного потребления (единицы мкА для элементов КМОП логики) в качестве выпрямителя с фильтром может быть использован однополупериодный выпрямитель с емкостным фильтром и разрядным резистором), первая частота f₁ подключена к одному из входов схемы ИЛИ 4, выход которой связан с схемой 5 управления, управляющей усилителем мощности преобразователя 6, вторая частота подключена к схеме совпадения 7¹, cледующая - к схеме 7^ll и т. д. Сигналы с датчиков возмущения подключены к устройству 8 анализа, имеющему n выходов (в качестве устройства анализа может быть использовано стандартное логическое устройство, выдающее выходной сигнал на соотвествующий делитель частоты и блокирующий определенные частоты, например микропроцессор), связанных с соответствующими делителями частоты. Между выходами узлов выпрямителей 3^l-3^n-1 установлены инверторы, выходы которых подключены к одним из входов соответствующих схем 7 совпадения. Выпрямитель 3, например, может содержать однополупериодный выпрямитель на диоде 10 с емкостным фильтром 11 и разрядным резистором 12.

Преобразователь работает следующим образом.

В наиболее благоприятных условиях эксплуатации, т. е. когда нагрузка преобразователя минимальна, климатические условия, близкие к режиму НКУ (по ГОСТам t= 20±5^оС), преобразователь работает от частоты преобразователя f₁ наиболее низкой частоты. При увеличении мощности нагрузки частота увеличивается, тем самым при неизменном магнитопроводе возможна передача большей мощности. Устройство 8 блокирует частоту f₁, и к схеме 5 подключается частота f₂. Принцип работы показан на временной диаграмме фиг. 2. При уменьшении, например, температуры окружающей среды происходит блокировка частоты f₁ и f₂ и к схеме 5 подключается частота f_n-1 и т. д. Блокировка делителей 2 частоты происходит воздействием, например, на R-входы двоичных счетчиков, являющихся делителями частоты. Таким образом, в зависимости от условий эксплуатации и характера изменения нагрузки преобразователь работает как адаптируемое устройство, оптимизированное по массе и габаритам или КПД. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1411899, кл. H 02 M 3/335, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР N 1300611, кл. H 02 M 7/48, 1987.

3. Костиков В. Г. и Никитин И. Е. Источники электропитания высокого напряжения РЭА. М. : Радио и связь, 1986, с. 62, рис. 1.59.

Использование: в устройствах автоматики, вычислительной техники, связи. Сущность изобретения: преобразователь напряжения содержит усилитель мощности, узел управления, делитель частоты в виде узлов из двоичных счетчиков, соединенных с выпрямителями с фильтрами для образования уровня напряжения каждой из частот. Все элементы совпадения, кроме первого, являются элементами И - НЕ, к которым подключены выходы инвертеров каждой из последующих частот и уровень напряжения предыдущей частоты, поступающих на элемент ИЛИ. В зависимости от характера изменения условий эксплуатации и нагрузки через узел анализа на узел управления подается одна из частот от делителя частоты. Преобразователь позволяет расширить свои функциональные возможности и улучшить показатели надежности за счет работы не на фиксированной, а изменяющейся частоте, зависящей от характера нагрузки и условий эксплуатации. 2 ил.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий усилитель мощности, подсоединенный к узлу управления, управляемому генератором импульсов, делитель частоты, отличающийся тем, что в него введен узел анализа характера нагрузки и изменения условий эксплуатации, делитель частоты выполнен в виде узлов из двоичных счетчиков на n частот, к выходу каждого из которых, кроме соответствующего частоте f_n, подключен выпрямитель с фильтром, n элементов совпадения, к входам n-го из которых подключены соответственно выход узла из двоичных счетчиков частоты f_n и выход выпрямителя с фильтром с уровнем напряжения N_n-1, выход n-го элемента совпадения подключен к первому входу (n - 1)-го, к двум другим входам которого подключены выход узла из двоичных счетчиков частоты f_n-1 и выход выпрямителя с фильтром с уровнем напряжения N_n-2, к первому элементу совпадения подключены выход узла из двоичных счетчиков частоты f₂ и выход выпрямителя с фильтром уровнем N₁, выход первого элемента совпадения подключен к одному из входов элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу узла из двоичных счетчиков частоты f₁, между выходами выпрямителей с фильтрами и соответствующими входами элементов совпадения установлены инверторы, выход элемента ИЛИ подключен к узлу управления усилителем мощности, причем к входам узла анализа подключены датчики измерения, а выходы узла анализа подключены к соответствующим первым блокировочным входам узлов из двоичных счетчиков, другие входы которых подсоединены к выходу генератора импульсов, причем все элементы совпадения, кроме первого, являются элементами И - НЕ.