Преобразователь переменного напряжения в ряд постоянных напряжений Советский патент 1983 года по МПК H02M7/12 

о

CXI 1 10 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания., Актуальной задачей в области койструирования преобразователей переменного напряк(ения является создание компактных технологичных устройств, отличающихся высокими удельными энергетическими характеристиками. Известные устройства характеризуются большим весом и габаритами, сложной технологией изготовления и не обеспечивают высокого уровня удельных энергетических характеристик. Известен преобразователь переменного напряжения в ряд постоянных, со держащий управляемые ключи, соединяющие выводы первичной обмотки транс форматора с выводами источника перемен ного напряжения, между которыми включены встречно-последовательно соединенные диоды, при этом к каждой вторичной обмотке трансформатора подключены последовательно соединенные выпрямитель, сглаживающий фильтр и нагрузка 1. Такой преобразователь имеет большой объем, вес, низкий КПД (т.е. плохие удельные энергетические показатели) и низкую жесткость выходной характеристики. Эти недостатки определяются наличием в каждой выходной цепи индивидуальных сглаживающих фильтров, что особенно заметно в конструкциях при большом чис ле выходных напряжений и малой выход ной мощности по каждому из выходов. К тому же преобразователь нетехнологичен, так как первичная обмотка его трансформатора имеет среднюю точку, чТо не позволяет использовать унифицированные серийно выпускаемые трансформаторы, а число витков в каж дой половине обмотки должно быть строго одинаковым, в противном случае возможно поднасыщение трансформатора Выполнение трансформатора со средней точкой увеличивает его вес и объем из-за плохого использования меди. flp образователь имеет повышенный уровень помехоизлучения, так как преобразование напряжения в нем (при моду .ляции длительности) происходит при больших напряжениях и токах. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является прео разователь переменного напряжения в ряд постоянных напряжений, содержагщий управляемые ключи, соединяющие выводы первичной обмотки трансформатора с шинами источника переменного, напряжения, между которыми включены диоды, между точкЮй их соединения и средней точкой первичной обмотки трансформатора включен дроссель, при этом вторичные обмотки через выпрямители подключены к нагрузке, параллельно каждой из которых включены конденсаторы фильтров 2 J, Однако известный преобразователь нельзя считать достаточно технологичным, поскольку его схемотехника требует выполнения первичной обмотки трансформатора со средней точкой, что не позволяет использовать серийно выпускаемые унифицированные трансформаторы, а число витков в каждой половине обмотки должно строго одинаковым (в противном случае возможно поднасыщение трансформатора), как следствие увеличивается вес и объем трансформатора из-за плохого испольх . зования меди обмоток. Кроме того, в схеме преобразователя конденсаторы фильтров включены на каждом из выходов {для каждого из формируемых постоянных напряжений), что приводит к снижению удельных энергетических характеристик преобразователя, т.е. увеличению объема и веса устройства, к тому же, поскольку реальные конденсаторы имеют потери, то и потери в трансформаторе оказываются несколько больше, так как ток заряда конденсаторов протекает по обмоткам трансформатора., Целью изобретения является повышение удельных энергетических характеристик и технологичности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь переменного жапряиения в ряд постоянных напряжений, содержащий трансформатор, каждая из вторичных обмоток которого через свой выпрямитель образует соответствующие выходные выводы, а первичная обмотка подключена к одним одноименным выводам основных управляемых ключей, дроссель, первый вывод которого соединен с одноименными выводами основных диодов, а их противоположные выводы подключены к входным выводам, а также конденсаторы, введены два дополнительных управляемых ключа и два дополнительных диода, одноименными выводами подключенные к входным выводам, а противоположными - к другим одноименным выводам основных управля емых ключей, при этом одни од|1оимеиные выводы дополнительных управляемы ключей соединены с выводами первичной обмотки трансформатора, другие с вторым выводом дросселя и одноимен ными выводами конденсаторов, каждый из других одноименных выводов которых подключен к соответствующей точк соединения дополнительного диода и основного управляемого ключа. На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя. Преобразователь содержит основные диоды 1 и 2, дополнительные диоды 3 и , основные управляемые ключи 5 и 6, дополнительные управляемые ключи 7 и 8, дроссель 9 конденсаторы 10 и 11, трансформатор 12, выпрям тели (для упрощения схемы показан только один на диодах 13 и 1t) и нагрузку 15. Источник НереМенного напряжения подлючается к входным выводам - точкам соединения разноименных выводов основных диодов 1 и 2 и дополнительных диодов 3 и . к другим одноименным выводам дополнительных диодов подключены первые одноименные выводы основных управляемых ключей 5 и 6 и первые одноименные выводы конденсаторов 10 и 11, Первый вывод дросселя 9 подключен к точке соединения основных диодов, а второй - к вторым одноименным выводам конденсаторов 10 и 11 и одноименным выводам дополнительных управляемых ключей 7 ,и 8, вторые одноименные выводы которых соединены с выводами основных управляемых ключей 6 и выводами первичной )тки трансформатора 12. Каждая из вторичных обмоток через выпрямитель образует свои выходные выводы, аналогично показанному на чертеже, где нагрузка 15 подключена к одной из вторичных обмоток через выпрямитель на диодах 13 и 1. Устройство работает следующим образом. При указанной на чертеже полярности переменного напряжения J начиная с момента превышения мгновенным значением одного напряжения вели чины осредиенного прямоугольного напряжения, открываются ключи6 и 7. Ток в первичной обмотке трансформатора 12 протекает через .диод. 1, двое lO S4 сель 9 заряжая его, ключи 6 и 7, диод и Ьбразуя на обмотке трансфорг матора 12 напрях ение указанной на чертеме полярности. Одновременно конденсатор 11 заряжается через диод 1, Дроссель .9 и диод . В момент времени, когда мгновенное значение входного напряжения становится меньше i оср едненного прямоугольного , напря «ение на дросселе 9 меняет свою полярность на противоположную указанной на чертеже, и ток в обмотке трансформатора 12 протекает через разряжающийся дроссель 9, ключи б и 7 а далее - через диоды 4 и 1, ,складываясь со входным напряжением до тех пор, пока оно не уменьшится до нуля. В этот момент времени открываются клю- / чи 5 и 8, а ключи 6 и 7 закрываются. Ток в первичной обмотке трансформатора 12 меняет направление, поддерживаемый продолжающим разряжаться дросселем 9 через ключи 5 и 8, диоды 2 и 3 и источник переменного напряжения Ugvt-ЗзР ь(й в предыдущем цикле конденсатор t О разряжается на первичную обмотку трансформатора 12 через ключи 5 и 8. Конденсатор 11 оказывает ся отключенным до следующего полу- периода, сохраняя свой заряд. С того момента времени, когда мгновенное значение входного переменного напряхсения превысит осредненное прямоугольное , ток в дросселе начинает возрастать, заряжая его, при этом напряжение на дросселе меняет свою полярность-на противоположную, указанную на чертеххе, конденсатор 10 начинает заряжаться от входного напряжения через диоды 2 и 3 дроссель и источник переменного напряжения В дальнейшем последовательность процессов повторяется, и таким образом входное напряжение преобразуется в осредненное прямоугольное, амплитуда которого равна среднему значению входного напряжения. Входное напряжемие при этом может 6tiTo любой, и не синусоидальной формы, например, модулированное по длительности или ступенчатое. Таким образом преобразователь обеспечивает возможность применения трансформатора без средней точки, что по3воляет, во-первых, использовать унифицированные, серийные модели трансфОрматоров, а, во-вторых снизить объем и вес трансформатора на 20.

10141086

Централизованное расположение конденсаторов о схеме преобразователя даже в случае равенства входного и выходного напряжений позволяет существенно снизить объем устройства,

так как конденсатор занимает меньший объем, чем в схеме известного преобразователя, имеющего на п-выходах приведенную емкость конденсаторов, равную централизованной в предлагаемом устройстве.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В РЯД ПОСТОЯННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий трансформатор, каждая из вторичных обморок которого через свой выпрямитель образует соответствующие выходные выводы, а первичная обмотка подключена к одним одноименным выводам основных управляемых ключей, ,дроссель, первый вывод которого соединен с одноименными выводами основ ных диодов, а их противоположные вы воды подкгяочены к входным вьГводам, а также конденсаторы, о т ;Л и ч а ю ||ц и и с я тем, что, с целью повышений удельных энергетических характеристик и технологичности, в него введены два дополнительных управляемых ключа и два дополнительных диода, одноименными выводами подключенные к входным выводам, а противоположными к другим одноименным выводам основных управляемых ключей, при этом одни одноименные выводы дополнительных управляемых ключей соединены с выводами первичной обмотки трансформатора, др угие - с вторым выводом дросселя и i одноименными выводами конденсаторов, кахщый из других одноименных выврдов (Л которых подключен к соответствующей точке соединения дополнительного ди-; ода и основного управляемого ключа.