Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M3/335 

11 Изобретение относится к преобразо вательной технике и может найти применение в стабилизированных вторичных источниках питания, когда требуется получение постоянного напряжения с минимальными пульсациями при высоком качестве стабилизации и минималь ных массогабаритных показателей. Известен преобразователь напряжения, содержащий однотактный инвертор, однополупериодный вьтрямитель с фильтром 1. Недостатками данного преобразователя являются плохие массогабаритны показатели выходных фильтров и,соот ветственно, низкое быстродействие преобразователя ввиду того, что на выходе вьшрямителя формируются импульсы напряжения с относительной длительностью 0-0,5. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизированньй преобразователь постоянного напряжения, содержащий блок управления, состоящий из задающего генератора и широтно-импульсного модулятора, два однотактных инвертора, каждый из которых состои из первого основного управляемого ключа, первичной обмотки трансформа тора и второго основного управляемого ключа, включенных последовательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативных диодов, связьгоающих первичн ую обмот ку с входными зажимами, вторичной обмотки трансформатора, причем вторичные обмотки обоих инверторов через вьтрямитель подключены к общему выходному фильтру С 23. Недостатком известного преобразо вателя являются плохие массогабарит ные показатели выходных фильтров, ввиду того, что регулирование и ста билизация напряжения осуществляются с полной глубиной модуляции. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов выходного фильтра Поставленная цель достигается тем что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем блок управления, состоящий из задающего генератора и аиротноимпульсного модулятора, два однотак , ных инвертора, каждый из которых со тоит из первого основного управляе мого ключа, первичной обмотки транс форматора и второго основного управ ляемого ключа, включенных последовательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативных диодов, связывающих первичную обмотку с входными зажимами, вторичной обмотки трансформатора, причем вторичные обмотки обоих инверторов через вьтрямитель подключены к общему выходному фильтру, в каждый инвертор введен дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым входным зажимом и отпайкой от первичной обмотки трансформатора, и дополни:тельный диод, включенный между первичной обмоткой и вторым управляемым ключом, при этом управляющие входы основных управляемых ключей первого и второго инверторов связаны с соответствующими противофазными выходами задающего генератора,а управляющие вхо-. ды дополнительных управляемых ключей с соответствующими противофазными выходами широтно-импульсного модулятора. На фиг. 1 представлены принципиальная схема силовой части преобразователя и блок-схема управления, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит сетевой выпрямитель 1, входной фильтр 2, входные зажимы 3 и 4 постоянного тока, два однотактных инвертора 5 и 6, содержащие трансформаторы 7 и 8 и первичными обмотками 9 и 10 и соединенными встречно вторичными обмотками 11 и 12. Первичные обмотки 9 и 10 выполнены с отпайками и состоят из секций 13, 14 и 15, 16 соответственно. Инверторы также содержат первые и вторые основные управляемые ключи 17, 18 и 19, 20 соответственно. Ключи 17-20 подключены к крайним вьшодам первичных обмоток 9 и 10 трансформаторов 7 и 8 и входным зажимам 3 и 4 постоянного тока, причем ключи 19 и 20 - через дополнительные диоды 21 и 22. Дополнительные управляемые ключи 23 и 24 подключены к отпайкам первичных обмоток 9 и 10 трансформаторов 7 и 8 и второму зажиму 4 постоянного тока. Кроме того, силовая часть содержит рекуперативные диоды 25-28, защитные КС-цепи 29 и 30, выходной вьтрямитель 31, общий выходной фильтр 32, выходные зажимы которого образуют выход преобразователя.

Блок 33 управления содержит задающий генератор, выполненный на генераторе 34 импульсов и триггере 35, усилитель 36 сигнала ошибки, широтно-импульсный модулятор, который состоит из последовательно включённых генератора 37 пилообразного напряжения, компаратора 38 и логического узла 39, блоки 40-43 гальванической развязки образуют противофазные выходы задающего генератора и широтно-импульсного модулятора блока 33 управления.

На фиг. 2 обозначено: 44 - импуль сы синхронизации генератора 34 импульсов; 45 и 46 - напряжения на противотактных выходах триггера 35; ;47 - напряжение на выходе генератора 37 пилообразного напряжения,- 48 напряжение на выходе усилителя 36 сигнала ошибки; 49 - напряжение на выходе компаратора 38; 50 и 51 напряжения на выходах логического узла 39; 52 и 53 - напряжения, действующие на вторичных обмотках 11 и 12 трансформаторов 7 и 8; 54 и 55 - потребляемые токи инверторов 5 и 6 соответственно; 56 - общий потребляемый инверторами ток; 57 напряжение на выходе выпрямителя 31

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы 44 с выхода генератора 34 поступают на входы триггера 35 и генератора 37 пилообразного напряжения, осуществляя их синхронную работу. С противотактных выходов триггера 35 импульсы 45 и 46 управления через блоки 40 и 41 развязки в противофазе поступают на 1 нверторы 5 и 6, обеспечивая поочередное за я 1кание одновременно либо ключей 17 и 19, либо 18 и 20. С выхода генератора 37 пилообразного напряжения мпульсы 47 поступают на один из входов компаратора 38, на другой вхо которого подается напряжение 48 сигнала ошибки. На входы усилителя36 сигнала ошибки подается опорное напряжение и напряжение обратной связи, снимаемое с выхода преобразователя, а на выходе формируется напряжение 48 сигнала ошибки, пропорциональное разности Указанных напряжений. С выхода компаратора 38 импульсы напряжения 49, длительность которых определяется величиной напряжения 48 сигнала ошибки, поступают

на вход логического узла 39, на два других входа которого подаются импульсы напряжения 45 и 46. Если н одном из выходов триггера 35 действет сигнал, равный уровню логической единицы, то на другом - уровню логического нуля, который запрещает прохождение в данный полупериод напряжения 49 с выхода компаратора 38. С выходов логического узла 39 импульсы 50 и 51 через блоки 42 и 43 развязки в противофазе поступают на управляющие цепи ключей 23 и 24 соответственно.

Рассмотрим работу преобразователя по временным диаграммам. В момент t в соответствии с импульсами 45 управления происходит замыкание ключей 17 и 19 и подключение первичной обмотки 9 трансформатора 7 к зажимам 3 и 4 постоянного тока. На вторичной обмотке 11 этого трансформатора формируется найряжение 52 определяемое соотношением чисел витков обмоток 9 и 11. В момент t, определяемый величиной сигнала 48 ошибки (сплошная линия), появляется импульс на выходе компаратора 38, замыкающий ключ 23. Диод 21 предотвращает короткое замыкание по контуру: секция 14, ключи 19 и 23, секция 14. В момент t дискретно изменяется коэффициент трансформации трансформатора 7 и на вторичной обмотке 11 напряжение определяется соотношением чисел витков секции 13 и обмотки 11. В момент t (после изменения состояния триггера 35) вступает в работу инвертор 6 и работает аналогино инвертору 5, а ключи 17, 19 и 23 размыкаются, ток в хэбмотке 13 проте кает по цепи: обмотка 13, диод 25, зажимы 3 и 4, диод 27, обмотка 13, а в обмотке 14 - по цепи: обмотка 14, диод 21, RC-цепь 29, диод 27, обмотки 13 и 14, исключая перенапряжение на ключах. За время от момента t3 до t работает инвертор 6 и размагничивается трансформатор 7.

На диаграммах 54-56 показаны токи потребления инверторов 5 и 6 и общий ток потребления обоих инверторов соответственно. Пунктирными линиями на диаграммах показаны изменения напряжений при изменении, например уменьшении, напряжения сети, при этом величина постоянной составляющей 58 наЬряжения 57 на выходе выпрямителя 31 остается постоянной. Так осуществляется стабшшзация напряжений на выходе преобразователя .

Таким образом, введение в инверторы дополнительный управляемых

ключей и диодов, а также соответствующее построение управления клю- . чами позволяет осуществлять частичную модуляцию выходных инверторов, что, как известно, снижает массу и габариты выходного фильтра.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ, содержащий блок управления, состоящий из задающего генератора и широтноимпульсного модулятора, два однотактных инвертора каждый из которых состоит из первого основного управляемого ключа, перйичной обмотки трансформатора и второго основного управляемого ключа, включенных последовательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативных диодов, связывающих первичную обмотку с входыми зажимами,вторичной i обмотки трансформатора,причем вторичные обмотки обоих инверторов через вьшрямитель подключены к общему зы.ходному фильтру, отличаю-, щ и и с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов выходного фильтра, в каждый инвертор введен дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым входным зажимом и отпайкой от первичной обмотки трансформатора и дополнительный диод, включенный между первичной Обмоткой и вто(Л рым управляемым ключом, при этом управляющие входы основныхуправляемых ключей первого и второго инверторов ,связаны с соответствующими противофазными выходами задающего ге нератора, а зшравляющие входы допол- ,нительных управляемых ключей - с соответствующими противофазными , выходами широтно-импульсного модулятора. &1 DO М