Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/64 

1 Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для стабилизации напряжения постоянного тока, и может бь1ть использовано в автономных системах электроснабжения подвижных объектов. Известен стабилизированный преоб разователь постоянного напряжения, содержащий нерегулируемый преобразователь постоянного напряжения под ключенньш к входным зажимам через импульсный транзисторньй регуляторT Недостатками данного стабилизиро ванного преобразователя являются большие масса и габариты, обусловленные однозонным характером регулирования и тем, что вся выходная мощность преобразовывается импульсным транзисторньм регулятором. Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий дроссель, включенный во входную цеп преобразователя, и трансформатор, средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному выводу стабилизированного преобразователя, выводы первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, а концы вторичной обмотки через тирис торы соединены с первым выходным вы водом стабилизированного преобразователя, блок управления, первым вых дом подключенньй к управляющим вхо- дам транзисторных ключей, а вторьм выходом - к управляющим входам тиристоров, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходными выво дами стабилизированного преобразова теля, вторым входом - с источником эталонного напряжения, а выходом входом блока управления ,2 . Недостатками известного стабилизированного преобразователя являютс большие масса и габариты, что обусловлено низкой частотой коммутации силовых элементов преобразователя и как следствие, большой массой элементов фильтра. Низкйя частота ком мутации обусловлена применением тиристоров, частотные свойства которы на порядок хуже частотных свойств транзисторов. Цель изобретения - уменьшение ма сы и габаритов стабилизированного преобразователя. 142 Цель достигается тем, что стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий дроссель, включенный во входную цепь преобразователя, и трансформатор, средние точки первичной и вторичных обмоток которого подключены к первому входному выводу стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, вьгаоды первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, а концы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразователя, блок управления, первьм выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторым выходом - к управляющим входам тиристоров, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходными выводами стабилизированного преобразователя, вторым входом - с источником эталонного напряжения, а выходом - с входом блока управления, снабжен транзисторным регулятором, состоящим из указанного дросселя, введенного регулирующего транзистора и введенного шунтирующего диода и подключенным силовыми выводами между указанной точкой соединения транзисторных ключей и вторым входным выводом стабилизированного преобразователя, а управляющим входом - к введенному третьему выходу указанного блока управления, в который введен широтно-импульсный модулятор., подключенный выходом к третьему входу, а входом - к входу блока управления, двумя пороговыми элементами, входами соединенными с входом блока управления, задающим генератором, выходом соединенным с первыми входами введенных элементов И, с первым входом введенного распределителя импульсов и с первым входом блока управления, триггером, подключенньм входами к выходам пороговых элементов, а выходами - к вторым входам элементов И, подключенных выходами к входам введенного элемента ИЛИ, подключенного выходом к второму входу распределителя импульсов, выход которого соединен с указанным вторым выходом блока управления. Введение транзисторного регулятора, включенного между точкой соединения транзисторных ключей и плюсовой клеммой источника питания s общей совокупности с известными признаками поз31

водило исключить изменение длительности открытого состояния тиристоров при регулировании выходного напряжения устройства и тем самым уменьшить массу фильтра при заданных пульсациях, кроме того уменьшение массы достигается тем, что регулируется не вся передаваемая мощность, а лишь только ее вольтодобовочная часть.

На чертеже показана принципиальная схема стабилизированного преобразователя.

Стабилизированный преобразователь содержит трансформатор 1, средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному вьшоду 2, соединенному с источником 3 питания, а концы первичной обмотки через транзисторные ключи А и 5, зашунтированные обратными диодами 6,7, соединены между собой, тиристоры 8 и 9, катодами подключенные к концам вторичной обмотки трансформатора, а анодами соединенные между собой и через нагрузку 10, зашунтированную выходным конденсатором 11, - с вторым входным выводом 12, транзисторный регулятор напряжения, включенный между плюсовой клеммой источника питания и точкой соединения транзисторных ключей, содержащий последовательно соединенные регулирующий транзистор 13, дроссель 14 и конденсатор 15 фильтра, зашунтированный диодом 16, источник 17 эталонного напряжения, подключенный к одному из входов схемы 18 сравнени второй вход которой подключен к точк соединения анодов тиристоров, а выход - к входу системы 19 управления. Система управления содержит пшротно-импульсный модулятор 20, два пороговых злемента 21 и 22, входы которых подключены к выходу схемы 18 сравнения, задающий генератор 23, выход которого через формирователи 24 и 25 импульсов подключен к первьм входам элементов И 26 и 27, выходы которых подключены к входам злемента ИЛИ 28, и триггер 29, входы которого подключены к выходам пороговых элементов 21 и 22, а выходы - к входам элементов И 26 и 27, выход элемента ИЛИ 28 .подключен к управляющим входам тиристоров 8 и 9 через распределитель 30 импульсов, выход задающего генератора 23 подключен к входам транзисторных ключей 4 и 5 и к первому входу распределителя 30 им71144

пульсов, а выход широтно-импульсного модулятора к базе транзистора 13. Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

Напряжение питания через транзисторный регулятор напряжения,содержавши регулирующий транзистор 13,дроссель 14 и фильтровый конденсатор 1 5, зашунтированный диодом 16, и силовые цепи

0 транзисторов 4 и 5 подается на вход трансформатора 1. Транзисторы 4 и 5 управляются от задающего генератора 23 системы управления и переключаются через полпериода его частоты. В

5 результате на выходе трансформатора образуется высокочастотное прямоугольное знакопеременное напряжение с амплитудой, пропорциональной изменению напряжения питания. Тиристоры

0 8 и 9 управляются с той же частотой задаваемой генератором 23, что и транзисторы 4 и 5, и переключаются также через полпериода.

При понижении напряжения питания

5 широтно-импульсный модулятор 20, изменяя время включенного состояния регулирующего транзистора 13, стабилизирует выходное напряжение. Если в этом случае тиристоры 8 и 9 работали

0 в режиме вычитания и стабилизация выходного напряжения не обеспечивалась то при выходном напряжении cxe№)i 18 сравнения, соответствующем минимальному коэффициенту заполнения ошротноимпульсного модулятора 20, срабатывает первый пороговый элемент 21, который перекидьшает триггер 29, и подается сигнал управления на элемент И 26 и снимается сигнал управд ления с элемента И 27. Первый формирователь 24 импульсов управления через элемент И 26 и элемент ШШ 28 обеспечивает перевод тиристоров 8 и 9 в режим вольтодобавки. Широтно-им, пульсный модулятор 20 обеспечивает стабилизацию напряжения.

При повышении выходного напряжения, если не обеспечивается стабшшзация выходного напряжения, срабаты- вает второй пороговый элемент 22, который перебрасьтает триггер 29 в другое состояние. В этом случае подается сигнал управления на элемент И 27 и снимается сигнал управления с элемента И 26. Второй формирователь

5 25 импульсов управления через элемент И 27 и элемент ШШ 28 обеспечивает перевод тиристоров 8 и 9 в режим вольтовычитания, и широтно-импульсный

СТАБИЛИЗИРОВАНИЙ ПРЕОБРАЗОБАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержаир й дроссель, включенный во . входную цепь преобразователя, и трансформатор, средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному выводу стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, выводы первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, а концы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразователя, блок управления, первым выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторым выходом к управляющим входам тиристоров, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходньми выводами стаби. лизированного преобразователя, вторым входом - с источником эталонного напряжения, а выходом - с входом блока управления, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов стабилизированного преобразователя, он- снабжен транзисторным регулятором, состоящим из указанного дросселя, введенного регулирующего транзистора и введенного шунтирующего диода и подключенным силовыми вьш одами между указанной точкой соединения транзисторных ключей и вторым входным выводом стабилизированного преобразователя, а управляющим входом-к введенному третьему выходу указанного блока управления, в который введен широтно л импульсный модулятор, подключенный выходом к третьему входу, а входом к входу блока управления, двумя пороговыми элементами, входами соединенными с входом блока управления, задающим генератором, вьЬсодом соединенным с первыю входами введенных ;злементов И, с первым входом введен ногр распределителя импульсов и с первым входом блока управления, триггером, подключенным входами к выходам пороговых элементов, а выхода ми - к вторым входам элементов И, подключенных выходами к входам введенного элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму входу распределителя импульсов, выход которого соединен с указанньм вторым выходом блока управления.