Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M3/335 

2, Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что указанные инверторы по цепи питания включены параллельно.

3. Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что указанные инверторы включены по цепи питания последовательно.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подкл1оченным через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, и второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным к входной цепи второго выпрямителя. выход которого включен между вход-. ными выводами преобразователя и входом LC-фильтра, выход которого образует цепь питания указанных инверторов, отличающийс я тем, что, с целью повыаения качества выходного напряжения путем снижения его пульсаций, управляющие входы указанных инверторов подключены к выходам введенного фазоимпульсного модулятора, а каждый из трансформаторов инверторов снабжен дополнительной обмоткой, причем дополнительная обмотка трансформатора второго инвертора подключе на через третий 1.зеденный выпрямитель к выходным выводам преобразоSf вателя, а дополнительная обмотка трансформатора первого инвертора подключена после;,овательно с трансформаторным выходом второго инвертора к входу второго выпрямителя. со 00 СП со

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области регулирования и преобразования электрической энергии, и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, например, при создании вторичных источников электропитания с бестрансформаторным входом.

Известен двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным через выпрямитель и LC -фильтр к нагрузке. Регулировани напряжения на нагрузке осуществляется за счет того, что транзисторы ,инвертора управляются модулированными по ширине импульсами Cl3.

К недостаткам данного регулятора следует отнести очень высокий уровень пульсаций потребляемого от первичного источника тока, который носит импульсный, прерывистый характер. Это требует применения сложных мер по защите питающей сети и других потребителей от помех, а также ухудшает использование первичного источника по мощности. Наличие дроссел; в выходной цепи позволяет получить непрерывный характер тока во вторичной цепи, однако полная модуляция выходного напряжения по амплитуде затрудняет сглаживание выходных пульсаций.

Известен также преобразователь, содержащий дроссель на входе инвертора, за счет чего улучшается форма тока, потребляемого от первичной сети (может иметь малые пульсации )Г2.

Однако при этом резко возрастают пульсации на выходе, так как ток во вторичной обмотке имеет импульсный, прерывистый характер, а напряжение на нагрузке на этапах накопления энергии, входным дросселем поддерживается только за счет энергии, накопленной конденсатором.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является преобразователь, содержащий первый двухтактный инвертор с трансформатррным выходом, который подключен через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, а также второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным

к входной цепи второго выпрямителя, выход которого включен между входными выводами преобразователя и входом LC-фильтра. Оба инвертора по цепи 5 питания параллельно подключены к конденсатору LC-фильтра. Инверторы данного преобразователя могут быть выполнены по мостовой, полумостовой, нулевой схемам. Регулиро10 вание выходного напряжения осуществляется за счет переключения транзисторов второго инвертора импульсным напряжением, модулированным по ширине. Напряжение, снимаемое

5 с вторичной обмотки этого инвертора выпрямляется и сумлкруется с входным напряжением. Благодаря этому на входе LC-фильтра образуется частично модулированное по глубине напряжение, что наряду с наличием во входной цепи дросселя позволяет получить непрерывный характер потребляемого от первичного источника тока. За счет частичной молуляции напряжения на входе филь.тра

аналогичный уровень пульсаций входного тока достигается при значительно меньших габаритах LC-фильтра. Первый инвертор переключается напряжением типа меандр, что позволяет

0 получить более низкий уровень пульсаций на его выходе по. сравнению с известным преобразователем, поскольку выходной конденсатор в этом случае должен сгладить лишь пульса5 цию, определяемую конечной скоростью переключениятранзисторов инвертора Сзз.

К недостаткам преобразователя 0 следует отнести повышенный уровень пульсаций на выходе. Кроме того/ применение данного регулятора при повышенных напряжениях питания(при построении источников питания с с бестрансфоранаторным входом), затруднительно, поскольку последовательное включение инверторов по цепи питания для снижения рабочих напряжений на транзистсфах приводит к разрыву цепи тока через первый инвертор в моменты, когда все транзисторы второго инвертора находятся в запертом состоянии, и нарушению нормального режима функциониро1вания.

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем снижения уровня его пульсаций.

Цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения содержащем первый двухтактный : инвертор с трансформаторным выходом, подключенным через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, и второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом подключенным к входной цепи второго выпрямителя, выход которого включен между входными выводами преобразователя и входом LC -фильтра, выход которого образует цепь питания указанных инверторов, введен фазоимпульсный модулятор, к выходу которого подключены управляющие входы указанных инверторов, а кажды из трансформаторов инверторов снабжен дополнительной обмоткой, причем дополнительная обмотка Трансформатора второго инвертора подключена через третий введенный выпрямитель к выходным выводам преобразователя, а дополнительная обмотка трансформатора первого инвертора подключена последовательно с трансформаторным выходом второго инвертора к входу второго выпрямителя.

По цепи питания указанные инверторы могут быть включены как параллельно, так и последовательно.

На фиг. 1 показана принципиальна схема преобразователя на фиг. 2 диаграмма напряжений.

Преобразователь 1фиг. 1) содержи первый двухтактный инвертор полу- . мостового типа на транзисторах 1, .2, трансформаторе 3.1 с вторичной обмоткой 3.2 и дополнител1эной 3.3 и конденсаторах 4 и 5 и второй такой же инвертор на транзисторах 6, 7, трансформаторе 8.1 с вторичной обмоткой 8.2 и дополнительной 8.3 и конденсаторах 9, 10. Управляющие входы инверторов подключены к выходам фазоимпульсного модулятора 11 Вторичная обмотка трансформатора 3. через первый выпрямитель 12 подключена к нагрузке 13, а дополнительная обмотка этого трансформатора 3.3 через вторичную обмотку 8.2 трансформатора второго инвертора подключена к диагонали переменного тока второго выпрямителя 14, диагрнашь постоянного тока которого последовательно с входным источнико 15 подключена к входу фильтра, состоящего из дросселя 16 и конденсаторов 4, 5, 9, 10.

По цепи,питания инверторы подключены последовательно к выходу t-C-фильтра. Дополнительная обмотка 8.3 трансформатора второго инвертор через третий выпрямитель 17 пoдkлю чена к нагрузке 13. В необходимых

случаях к нагрузке может быть подключен конденсатор 18.

Устройство работает следующим образом.

Каждый из инверторов переключается прямоугольными напряжениями поступающими с выходов фаэоимпульсного модулятора. Напряжения управления первого и второго инверторов совпадают по часто-се, но сдвинуты фа0зоимпульсным модулятором иа некоторый угол V. ,

При этом на обмотках трансформаторов 3.1, 8.1 образуются напряжения, показанные на фиг. 2 и, 6. Бели трансформаторы 3.1, 8.1 иден5тичны, то на входе вьтрямитедя 14 образуется напряжение, показанное иа офиг. 2, д| а на вход LC -фильтра при этом поступает частично модулированное напряжение .i/ф , показаниое

0 на фиг. 2 г, которое сглаживается LC-фильтром н подается в цепь пита- . НИЛ инверторов.

Нёшряжения прямоугольной формл на обмотках трансформаторах 3.2

5 и 8.3 .выпрямляются выпрямителями . 12 и 17 и подаются на нагрузку 13. Поскольку эти напряжения сдвинуты на некоторый угол Ч , напряжение на нагрузке в момент переключения,

0 например, первого инвертора поддерживается практически неизменным (см. фиг. 2Э) за счет напряжения, снимаемого с выпрямителя 17 и иаоборот. Это позволяет существенно

5 снизить напряжения пульсации иа нагрузке по отношению к прототипу либо величину фильтрующего конденсатора 18, а во многих случаях даже отказаться от него. Пульсации тока

0 .на входе предлагаемого регулятора :при прочих равных условиях ие превьоиают величины пульсаций входного тока в прототипе, поскольку режим работы входной цепи может быть получен аналогичным. Регулирование

5 выходного напряжения осуществляется путем изменения угЛа сдвига f меж- . ду управлякшими напряжениями двух инверторов при помощи фазоимпульсного модулятора. При.этом изменяет0ся среднее значение напряжения на входе фильтра - U и напряжение пи тания инверторов, а следовательно, и на нагрузке. Поскольку оба инвертора переключаются напряжениями

5 типа меандр, оказывается возможным их последовательное включение по цепи питания.

Если трансформаторы 3.1 и 8.1 идентичны, то выравнивание токов

0 через обмотки трансформаторов 3.2 и 8.3 при последовательном соединении инверторов происходит автоматически, поскольку через первичные обмотки трансформаторов 3.1 и 8.1 , протекает один и тот же ток. Вслед5