Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к преобра- зевательной технике и .может быть / использовано при разработке источников вторичного электропитания.

Известны стабилизированные конверторы, содержащие входной выпрямитель с фильтром, преобразователь напряжения с выходным трансформатором, выходной выпрямитель с Lc-фильтром и схему управления Г1 Однако быстродействие процесса стабилизации ограничено наличием сравнительно большого LC-фильтра на их выходе. Величина этохо фильтра определяет быстродействие процесса стабилизации выходного напряжения и зависит от частоты преобразования. Кроме того, в этих устройствах дополнительные потери мощности возникают за счет увеличения эффективнохО значения тока относительно среднего за период. Увеличение эффективного тока, вызванного процессом широтноимпульсного регулирования выходного напряжения, приводит к дополнительным потерям мощности в трансформаторе , выпрямительных диодах и выходном

ЦС-фильтре и, следовательно, снижает КПД всего устройства в целом.

Наиболее близким кизобретению по технической сущности является стабилизированный конвертор, содержащий входные выпрямитель и фильтр, мостовой транзисторный инвертор с выходным и дополнительным трансформатором, первичные обмотки которых соединены последовательно, выходной выпрямитель с фильтром,аналого-цифровой преобразователь, звенья, состоящие из вторичных обмоток дополнительного трансформатора, дополнительных выпрямительных мостов и транзисторных ключей, причем выходы звеньев образуют последовательную цепь, крайние выводы которой соединены с выходом входного выпрямителя, а выход каждого звена последовательной цепи шунтирован диодом в обратном направлении, кроме того, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к управляющим входам транзисторных ключей 2.

Недостатком известного конвертора является различие потенциалов на управляющих входах транзисторных ключей и на соединенных с ними выходах аналого-цифрового преобразователя. При этом исключается воз- . можность соединять управляющие входы транзисторных ключей непосредственно с логическими интегральными . схемами, используемым вместо дискретных элементов в аналого-цифровом преобразователе для уменьшения его массы и габаритов. Разность потенциалов приводит к необходимости гальванического разделения между выходами аналого-цифрового преобразователя, т.е. к значительному усложнению его схемы и введению в него трансформаторов, ухудшающих технологичность и массогабаритные показатели и повышающих стоимость устройства. Кроме того, при последовательном соединении первичных обмоток выйодного и дополнительного трансформаторов получается недостаточно высокая стабильность выходног напряжения, так как напряжения на первичных, а, следовательно,и на вторичных обмотках трансформаторов изменяются в зависимости от изменения тока нагрузки. Зависимость на обмотках дополнительного трансформатора от тока нагрузки ограничивает также универсальность и область использования стабилизированного конвертора, так как требуется разрабатывать дополнительный трансформатор с другими параметрами, если необходимо получить напряжение другой величины на выходе устройства.

Цель изобретения - упрощение преобразователя и улучшение массогабаритных характеристик за счет исключения гальванической развязки между выходными выводами аналогоцифрового преобразователя и входами коммутирующих транзисторов и повышение стабильности выходного напряжения .

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянногО напряжения, содержащем входные выпрямитель и .фильтр, мостовой транзисторный инвертор с узлом управления и выходны трансформатором, выходной выпрямитель с фильтром, подключенный к входу аналого-цифрового преобразователя ,дополнительный трансформатор с рядом вторичных обмоток и звенья по числу этих обмоток, состоящие каждое из коммутирующего транзистор эмиттер которогО образует первый выходной вывод звена, второй выходной вывод которого образован одним из выводов дополнительного мостового выпрямителя, подключенный к вторичной обмотке дополнительного трансформатора, причем выходы звеньев шунтированы обратными диодами и включены в последовательную цепь, упомянутая последовательная цепь включена между входными выпрямите-i лем и транзисторным инвертором, введен делитель напряжения, подключенный к входному выпрямителю, средняя точка которого подключена к введенному общему выводу аналого-цифрового преобразователя и к эмиттерам дополнительно введенных по числу звеньев ключевых транзисторов,, коллектор каждого из которых соединен со вторым выводом дополнительного мостового выпрямителя своего звена

через два последовательно соединенных резистора, причем точка соединения последних подключена к базе коммутирующего транзистора соответствующего звена, а его коллектор соединен с введенной средней точкой вторичной обмотки дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к первичной обмотке выходного трансформатора, а выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к базам ключевых транзисторов.

На чертеже показана функциональная схема преобразователя.

Преобразователь содержит выходной выпрямитель 1 и фильтр 2, мостовой транзисторный инвертор 3 с узлом 4 управления и выходным трансформатором 5, выходной выпрямитель 6 с фильтром 7, подключенный к входу аналого-цифрового преобразователя 8 дополнительный трансформатор 9 с рядом вторичных обмоток 10 - 12 и звеньев 13 - 15 по числу этих обмоток, каждое из которых состоит из коммутирующего транзистора 16 - 18, эмиттер которых образует первый выходной вывод звена, второй выходной вывод которого образован одним из выводов дополнительного мостового выпрямителя 19 -21, подключенных к вторичной обмотке дополнительного трансформатора, при этом выходы звеньев шунтированы обратными диодами 22 - 24 и включены в последовательную цепь, которая включена между входными выпрямителем и фильтром по схеме вольт - вычитания, делитель 25 напряжения, подключенный к входному выпрямит€шю, средняя точка которого подключена к общему выводу аналого-цифрового преобразователя и к эмиттерам дополнительных ключевых транзисторов 26 - 28, коллекторы которых соединены со вторыми выводами через два последовательло соединенных резистора 29 - 30, 31 -32, 33 - 34 ,;гочка соединения которых подключена к базе коммутирующего транзистора, а коллекторы последних -со средними точками 35 -37 вторичных обмоток дополнительного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к первичной обмотке выходного трансформатора 5. Выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к базам ключевых транзисторов 26 - 28

Устройство работает следующим образом.

Узел 4 управления вырабатывает напряжение прямоугольной формы типа

МсаЕшр г которое усиливается мостовым инвертором 3. Трансформатор 5 преобразует это напряжение в напряжение необходимой вспичины, которое выпрямляется и фильтруется выходным выпрямителем 6 с фильтром 7 и поступает на выход устройства. Стабилизация выходного напряжения конвертора осуществляется добавлением к напряжению на выходе входного выпрямителя 1 выходЕюго напряжения звеньев 13 - 15. В зависимости от уровня выходного напряжения конвертора аналого-цифровой преобразователь 8 через ключевые транзисторы 26 - 28 включает один или несколько коммутирующих транзисторов 16 - 18, при этом напряжение на выходе инвертора трансформируется в цепъ входного фильтра 2, обеспечивая необходимое напряжение на входе инвертора 3 и стабилизируя выходное напряжение конвертора. Ко1:да закрыты транзисторные ключи 26 - 28, транзисторные ключи 16 - 18 звеньев 13 - 15 открыты под действием дополнительных мостов 19 - 21 напряжения. Напряжение половин вторичных обмоток 10 - 12 дополнительного трансформатора 9, снимаемое с отводов 3.5 - 37 через два диода дополнительных выпрямительных мостов 19 - 21 и открытые транзисторные ключи 16 - 18 поступает на вход фильтра 2. При открывании одного или нескольких транзисторных ключей 26 - 28 аналого-цифровым преобразователем 8 закрываются соответствующие транзисторные ключи 16 - 18 звеньев 13 - 15 под действием запирающего напряжения, снимаемого с делителя 25 напряжения, и изменяется величина напряжения на входе инвертора 3 таким образом, что выходное напряжение преобразователя остается неизменным.

Изобретение позволяет выравнять потенциалы на управляющих входах транзисторных ключей за счет создания общей точки с помощью делителя напряжения, к которому подключен общий выходной зажим аналого-цифрового преобразователя, и исключить необходимость гальванического разделения между выходами последнего. Кроме того, параллельное включение первичных обмоток выходного и дополнительного трансформаторов преобразователя напряжения исключает сильную зависимость напряжений на них от изменения тока нагрузки, повышает стабильность выходного напряжения и расширяет область использования стабилизированного конвертора.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входные выпрямитель и фильтр, мостовой транзисторный инвертор с узлом управления и выходным трансформато1эом, выходной выпрямитель с фильтром, подключенный к входу аналого-цифрового преобразователя, дополнительный трансформатор с рядом вторичных обмоток и звенья по числу этих обмоток, состоящие каждое из коммутирующего транзистора, эмиттер которого образует первый выходной вывод звена, второй выходной вывод которого образован одним из выводов дополнительного мостового выпрямителя, подключенный к вторичной обмотке дополнительного трансфор матора, причем выходы звеньев шунтированы обратными диодами и включены в последовательную цепь, отличающийся тем, что,с целью его упрощения и улучшения массогабаритных характеристик за счет исключения гальванической развязки между выходными выводами аналогоцифрового преобразователя и входами коммутирующих транзисторов и повышения стабильности выходного напряжения, упомянутая последовательная цепь включена между входными выпрямителем и транзисторным инвертором, введен делитель .напряжения, подключенный к входному выпрямителю, средняя точка которого подключена к введенному общему выводу аналогоцифрового преобразователя и к эмиттерам дополнительно введенных по (Л числу звеньев ключевых транзисторов, коллектор каждого из которых соединен со вторым выводом дополнительного мостового выпрямителя своего звена через два последовательно соединенных резистора, причем точка соединения последних подключена к базе коммутирующего транзистора соответствукхдего звена, а его коллектор ;о з: «соединен с введенной средней точкой вторичной обмотки дополнительного трансформатора, первичная обмотка 4 ю которого подключена к первичной обмотке, выходного трансформатора, а выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к базам ключевых транзисторов.