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

111 Изобретение относится к электро- ; технике и может быть использовано в устройствах электропитания. Известен стабилизированный преобразователь напряжения, в котором осуществляется регулирование переменного прямоугольного напряжения на выходной обмотке трансформатора по амплитудному значению, содержащий силовые транзисторы, включенные по схеме с об1пим коллектором, а регулируюшйй элемент вып.олнен в виде компенсационного стабилизатора напряжения, выход которого через эмиттер-коллекторные переходы транзисторных ключей подключей к базам силовых транзисторов преобразователя. Стабилизация выходного напряжения в преобразователе при увеличении входного напряжения осуществляется за счет соот ветствующего увеличения падения напряжения на силовых транзисторах, которые вьшолняют одновременно функцию коммутатора обмоток трансформатора и функцию силового регулирующего элемента l j. Недостаток преобразователя - пропорциональное уменьшение КПД с увеличением входного напряжения, т.е. тяже лый тепловой режим силовых транзисторов при максимальном входном напряжении.. . Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий две синхронизированные от задающего генератора регулируемую и нерегулируемую по цепи обратной Связи инверторШ(1е ячейки с выходньми трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены согласно-последовательно и через общий вьтрямитель и фильтр подключены к первому выходному выводу преобразователя 2. Недостаток известного устройства получение только одного стабилизированного по напряжению выхода, в то время как для питания радиоэлектронной аппаратуры, как правило, требует ся два и более стабилизированных выхода, например для устройств, содержащих полупроводниковые элементы ,и магнитные усилители, требуются стабилизированные постоянное и переменное напряжения.. Гель изобретения - расщирение функциональных возможностей путем получения нескольких независимых ста72билизированных по напряжению вьжодов и упрощение. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем две синхронизированные от задающего генератора регулируемую и нерегулируемую по цепи обратной связи инверторные ячейки с выходными трансй орматорами, вторичные обмотки которых соединены согласно-последовательно и через общий вьтрямитель и фильтр подключены к первому входному вьгооду преобразователя, введены дроссель с двумя обмотками, включенными согласно-последовательно с первичными прлуобмотками выходного трансформатора, и конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке вькодного трансформатора, представляющий собой феррорезонанснь1Й стабилизатор напряжения, в котором образован второй стабилизированный выход, от дополнительной обмотки выходного трансформа т.ора нерегулируемой инверторной ячейки, причем регулируемая инверторная ячейка вьшолнена по схеме соединения ее транзисторов с общим коллектором, при этом базы транзисторов нерегулируемой инверторной ячейки подключены через введенную Файокорректир пощую цепочку к обмотке транзистора регулируемой инверторной ячейки, а регулирующий орган преобразователя выполнен в виде маломощного компенсационно1го стабилизатора напряжения, выходом подк/точенного через эмиттер-коллекторные переходы управляемых от задающего генератора транзисторных ключей к базам транзисторов регулируемой инверторной ячейки, а управляющим входом - к первому выходному выводу преобразователя. На фиг.1 приведена схема стабилизированногр преобразователя постоянного напряжения; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие принцип его работы. Кнвёрторныё ячейки 1 и 2 по цепи питания подключены к входному выводу преобразователя 3. Вторичные обмотки трансформаторов 4 и 5 инверторньпс ячеек 1 и 2 соединены согласно-последовательно и через выпрямитель 6 со сглаживающим фильтром 7 подключены к первому выходному вьгооду преобразователя 8. Эмиттеры транзисторов 9 и 10 Ш1верторной ячейки 1 подключешл/ соответственно к началу и концу пер- . ВИЧИОЙ обмотки трансформатора t, a их базы через эмиттер-коллекторные переходы транзисторных клх)чей 11 и 12 - к выходу маломошного полупроводникового компенсационного стабилизатора 13. Управляющий вход компенсационного стабилизатора I3 подключен к выходным вьтодам 8 преобразователя. Базы транзисторных ключей П и 12 подключены к выходу задающего генератора 14. В- нерегулируемой инверторной ячейке 2 эмиттеры транзисторов 15 и 16 подключены соответственно через начало и коне.ц полуобмоток дросселя 17 к началу и концу первичной обмотки выходного трансформатора 5, параллельно которой под ключен конденсатор 18. Дополнительная выходная обмотка трансформатора 5 подключена к выходу 19 переменного напряжения преобразователя. Вазы транзисторов 15 и 16 нерегулируемой инверторной ячейки 2 подключены через фазокорректирующую цепочку 20 к обмотке трансформатора 4 регулируемой инверторной ячейки 1. Задающий генератор 14 может быть выполнен, на пример, по общеизвестной схеме РОЭРА который для стабилизации частоты генерируемого напряжения подключен через параметрический стабилизатор напряжения к входным вьгоодам 3 преобра зователя. Фазокорректирующая цепочка 20 может быть выполнена, например в ввде последовательно соединенных дросселя и трансформатора, параллель но первичной обмотке, которого вкгаоче конденсатор. На фиг.2 изображены: напряжение на входе 3 прео разователя; напряжение на выходных обмотках трансформаторов 4 и 5; - напряжение на выходе вьтря мителя 6; напряжение на выходе генератора 14; напряжение на выходе фазокорректирующей цепочки 20; Ug,Ua- напряжение на выходах 8 и 19. Стабилизированный преобразователь работает следующим образом. Транзисторные ключи 11 и 12 пооче редно открывается напряжением U , поступающим на их базы с выхода задающего генератора 14. Через транзис торные ключи tl и 12 напряжение с выхода компенсационного стабилизатора 13 поступает поочередно на базы транзисторов 9 и 10 инверторной ячейки, включенных по схеме эмиттерного повторителя, поэтому на первичной обмотке трансформатора 4 формируется переменное напряженке U прямоугольной формы, амплитуда которого определяется напряжением на выходе компенсационного стабилизатора 13 напряжения. Синхронизация частоть переменного напряжения ячейки 2 с частотой генератора 14 осуществляется за счет подключения базовых цепей транзисторов . 15 и 16 к обмотке трансформатора 4 через фазокорректирующую целочку 20. Дроссель 17, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора 5 и конденсатор 18, включенный параллельно этой обмотке, образуют стабилизатор переменного напряжения с феррореэонансом токов, поэтому на обмотках трансформатора 5 и на выходе 19 преобразователя формируется стабилизированное напряжение , форма которого близка к синусо{щальной. Напряжение U на входе выпрямителя 6 равно сумме напряжений выходных обмоток трансформаторов 4 и 5, Из теории работы феррорезонансного стабилизатора напряжения с резонансом токов известно, что по мере увеличения входного напряжения Е соответственно происходит уменьшение сдвига по фазе между входньм и выходным напряжением. Поэтому параметры фазокорректирующей цепочки 20 выбираются таким образом, чтобы при минимальном входном напряжении напряжения на выходных обмотках трансформаторов 4 и 5 совпадали по Фазе (U, фиг.2а), В этом случае на выходе 8 обеспечивается постоянное напряжение заданного значения. При увеличении входного напряжения (до Е;,) вследствие указанных выше свойств феррорезонансно- го стабилизатора напряжения происхоит изменение сдвига фазы выходных апряжений инверторных ячеек 1 и 2. результате на входе выпрямителя 6 ормируется пе1)еменное напряжение (и, фиг.26) с паузой на нуле, изеняющейся по ширине в зависимости т изменения входного напряжения. При уменьшении нагрузки до холосого хода изменение сдвига фазы наряжений, генерируемых инверторными

s п

ячейками 1 и 2, не обеспечивает уменьшения напряжения на выходе 8 до заданного значения, поэтому по цепи обратной связи с выхода 8 на управляющий вход стабилизатора 13 осуществляется подэахрывание регулирукнцего транзистора стабилизатора 13, и амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора 4 соответственно уменьшается, а избыточное напряжение гасится на транзисторах 9 и 10.

Таким образом, предлагаемый преобразователь гораздо проще известных, так как в блоке управления преобразователя отсутствует широтноимпульсный модулятор напряжения, за счет свойств стабилизатора с феррорезонансом токов автоматически осуществляется широтное регулирование (изменение паузы на нуле )напряжения

91276

на вх.оде силового вьшрямителя. Феррорезонансный стабилизатор напряжения обеспечивает при подаче на его вход напряжения прямоугольной формы 5 выходное переменное напряжение с формой, близкой к синусоидальной, т.е. функциональные ваэможностн предлагаемого тзеобразователя шире - в нем обеспечивается Формирование стабилизированного постоянного напряжения, а также переменного напряжения с формой, близкой к синусоидальной. Кроме того, уменьшаются коммутационные потери, поскольку диоды силового вьтрямителя работают в облегченном режиме вследствие плавного нарастания Фронта полуволны переменного напряжения (и, фиг.2а,б), что позволяет увеличивать частоту преобразователя с 600-1000 Гц до 20 кГц и вьше.

т

т

ш

74t

т

MditC

f т

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий две синхронизированные от задающего генератора регулируемую и нерегулируемую по цепи обратной связи инверторные йчейки с выходными трансформаторами, вторичные обмотки KOTopfcfX соединены согласно-последо вательно и через общий вшрямитель и фильтр подключены к первому вькодному вьгооду преобразователя ,о т л ич ающийс я тем, что с целью расширения функциональных возможностей путем получения независимых стабидизированных по напряженш) выходов и упрощения, в состав нерегулируемой инверторной ячейки введены дроссель с двумя обмотками, включейньми согласно-последовательно с первичными полуобмоткайи выходного трансформатора, и конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, представляющий собой феррорезонансный стабилизатор напряжения, в котором образован второй стабилизированный выход от дополнительной обмотки выходного трансформатора нерегулируемой инверторной ячейки, причем регулируемая инверторная ячейка выполнена по схеме соединения ее транзисторов с общим коллектором, при этом базы транзисторов нерегулируемой.инверторной ячейки подключены через введенную фазскорректирующую цепочку к обмотке тран(Л С зистора регулируемой инверторной ячейки, а регулирующий орган выполнен в виде маломощного компенсационного стабилизатора напряжения, выходом подключенного через эмиттер-коллекторные переходы управляемых от за дающего генератора транзисторных ключей к базам транзисторов регулируемой инверторной ячейки, а управляющим входом - к первому выходному вьшоду преобразователя.