Преобразователь переменного тока в постоянный Советский патент 1985 года по МПК H02M7/12 

1 Изобретение относится к преобра зовательной технике и может быть и пользовано в источниках электропитания различных устройств. Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное с двумя выходными напряжениями разли ного уровня, состоящий из вертикал ного выпрямителя, шунтирующего диод управляемого диода, управляемого ключа и двух фильтровых конденсаторов lj . Однако в данном преобразователе принципиально невозможно полу чить два различных,но низких по уровню напряжений, так как один из конденсаторов заряжается до амплитудного значения преобразуемого напряжения. Наиболее близким к изобретению является преобразователь переменно тока в постоянный Браславского, со держащий входной вьшрямитель,п параллельно включенных между собой и соединенных через управляемый кл который управляется от блока управ ления, с выходньми выводами цепоче состоящих из последовательно соеди ненных конденсатора и двух неуправ ляемых вентилей и связанных с выходом выпрямителя через управляемый ключ, подсоединенный к блоку управления 2, . Известный преобразователь вырабатывает только одно напряжение и не может быть.использован для питания двух нагрузок с различным уровнем напряжения одной полярности. Целью изобретения является расщи рение функциональных возможностей преобразователя путем получения дву различных по уровню, по одной полярности напряжений. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий основной делитель напряжения, выполненный в виде параллельно включенных цепочек, состоящих из последовательно соединенных первого диода, конденсатора и второго диода при этом каждая цепочка соединена с последующей через диод, включенный между разноименными обкладками конденсаторов этих цепочек, первая цепочка указанного делителя напряжения соединена с входными выводами через один управляемый ключ и вьшрямитель, один выход делителя 422через другой управляемый ключ, соединенный с блоком управления, с общим выходным выводом, введен дополнительный аналогичный основному делитель напряжения, два дополнительных управляемых ключа, два диода и два конденсатора, один из которых через первьй дополнительный управляемый ключ, а другой - через первый дополнительный диод подключенны к другому выходу основного делителя напряжения, соединенного с дополнительным делителем параллельно по выходу, при этом второй дополнительный диод соединяет разноименные обкладки конденсаторов последней цепочки основного делителя и первой цепочки дополнительного, второй дополнительный управляемый ключ включен между анодом второго дополнительного диода и катодом первого диода последней цепочки дополнительного делителя напряжения, дополнительные управляемые ключи соединены с блоком управления; а соответствующие выходные выводы образованы точками соединения первого дополнительного конденсатора с первым дополнительным диодом и второго дополнительного конденсатора с первым дополнительHbw управляемымключом. При этом блок управления содержит задающий генератор, два ждущих мультивибратора, два инвертора и делитель частоты, причем выход задающего генератора подключен к входам первого мультивибратора и делителя частоты, выход делителя частоты соединен с входрм второго мультивибратора, выход каждого из мультивибраторов, один непоср-гдственно, а другой - через соответствующий инвертор, подключены к управляющим электродам соответствующих управляемых ключей. На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу; на фиг. 3 структурная схема блока управления. Преобразователь содержит входные выводы 1 и 2 для подключения к сети переменного тока, образованные входом вьтрямителя 3, один из выходов которого через управляемый ключ А подключен к первой цепочке основного делителя 5 напряжения, выполненного в виде параллельно включенных цепочек, состоящих из последовательно соединенных первого диода 6, конденсатора 7 и второго диода 8..При этом каждая цепочка соединена с последующей через диод 9, включенный между разноименными обкладками конденсаторов 7. Один вы- уод делителя 5 соединен через управляемый ключ 10 с общим выходным выводом с подключенными к нему конденсаторами 11 и 12, другие выводы которых образуют выходные выводы 13 и 14 для подключения соответствующих нагрузок 15 и 16. При этом выходной вывод 13 через первь дополнительньй диод 17, а выходной вывод 14 через первый дополнительный управляемый ключ 18 подключены к другому выходу делителя 5.

Дополнительный делитель 19 напряхенйя выполнен аналогично основному, соединен с ним параллельно по выходу а второй дополнительный диод 20 соеЯнняет разноименные обкладки конденсаторов последней цепочки делителя 5 и первой цепочки делителя 19, Второй дополнительный управляемый ключ 21 включен между анодом диода 20 и катодом первого диода 6 последней цепочки делителя 19. Блок 22 управления включен между другим выходом выпрямителя 3, соединенного также с ключом 21, и входом ключа 4. Блок 22 управляет калючами 4, 10, 18 и 21 в соответствии с диаграммами на пр яжений, показанными на фиг. 2, где Ug,, и,„, ,и и.вхщ - напряжения на соответствующих ключах в зависимости от времени t, U, и U, напряжения на соответствующих выходных выводах 13 и 14, Конкретное вшюлнение блока 22 может быть различным. Одна из возможных реализаций его показана на фиг. 3, где блок 22 содержит задающий генератор 23, выход которого подключен к входам первого мультивибратора 24 и делителя 25 частоты, выходом соединенного с входом второго мультивибратора 26. Выходы мультивибраторов 24 и 26, один - непосредственйо, а другой - через соответствующий инвертор 27 или 28, подключены к управляющим электродам ключей 4, to, 21 и 18.

Преобразователь работает следу1с«ци образом.

В установившемся режиме на выход выпрямителя 3 подается постоянное

напряжение U при малом уровне пульсации .

В течение времени , где Т| период коммутации накопительных конденсаторов (фиг. 2), ключ 21 открыт и шунтирует делитель 19, а ключ 18 ;закрыт, и в преобразовании уровня напряжения Up участвуют п конденсаторов делителя 5, заряжаясь в последовательном соединении в течение времени tj через ключи 4 и 21 и зарядные диоды 9 и разряжаясь при параллельном соединении в течение времени tn через ключ 10, разрядные диоды 6 и 8 и диод 17 на конденсатор 11 фильтра и нагрузку 15, подключенную к выводу 13. При одинаковых емкостях конденсаторов 7 напряжение на нагрузке приблизительно равно Uo/n.

На интервале времени , ij ключ 21 закрьшается, а ключ 18 открывается, и в преобразовании уровня напряжения Ug участвуют п конденсаторов делителя 5 и N конденсаторов делителя 19, которые заряжаются при последовательном включении через ключ 4 и зарядные диоды 9 и 20, а разряжаются через свои разрядные диоды 6 и 8 и ключи 10 и 18 на конденсатор .12 и нагрузку 16, подключенную к выходному выводу 14. Напряжение на нагрузке 16 при одинаковых емкостях всех конденсаторов приблизительно равно Ug/(п + N).

Неуправляемый диод 17 при этом закрыт обратным напряжением

JiL

и

овр п

отключая конденсатор 11 и нагрузку 15 от цепи разряда конденсат&ров делителя 5. Напряжение на этой нагрузке на интервале времени , поддерживается за счет разряда конденсатора 11. Далее процессы в схеме повторяются.

. Таким образом, напряжение переменного тока преобразуется в два напряжения постоянного тока одинаковой полярности, но различного уровня. Частота преобразования fпр 1/Т (фиг. 2) выбирается в пределах девятков - сотен килогерц для уменьшения емкостей конденсаторов. Частота коммутации f,( 1/Тц выбирается из условия завершенности переходных процессов в преобразователе, обычно f к - fftp.

5f to

n

iMTTlTr

М1Л

L; i i -

0

g Д

/7Й /.

I

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ, содержащий основной делитель напряжения, выполненный в виде параллельно включенных цепочек, состоящих из последовательно соединенных первого диода, конденсатора и второго диода, при этом каждая цепочка соединена с последующей через диод, включенный между разноименными обкладками конденсаторов этих цепочек, первая цепочка указанного делителя напряжения соединена с входными выводами через один управляемый ключ и выпрямитель, один выход делителя соединен через другой управляемый ключ, соединенный с блоком управления, с общим выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный аналогичный основному делитель напряжения, два дополнительных управляемых ключа, два диода и два конденсатора, один из которых через первый дополнительный управляемый ключ, а другой через первый дополнительный диод подключены к другому выводу основного делителя напряжения, соединенного с дополнительным делителем параллельно по выходу, при этом второй дополнительный диод соединяет разноименные обкладки конденсаторов последней цепочки основного делителя и первой цепочки дополнительного, второй дополнительный управляемый ключ включен между анодом второго дополнительного диода и катодом первого диода последней цепочки дополнительного делителя напряжения, дополнительные управляемые ключи соединены с блоком управления, а соответст(Л вующие выходные выводы образованы точками соединения первого дополнительного конденсатора с первым дополнительным диодом и второго дополнительного конденсатора с первым дополнительным управляемым ключом. 2, Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что блок управления содержит задающий генера9д 0 « тор, два ждущих мультивибратора, два - инвертора и делитель частоты, причем выход задающего генератора подключен к входам первого мультиN5 вибратора и делителя частоты,выход делителя частоты соединен с входом второго мультивибратора, выходы каждого из мультивибраторов, один непосредственно, а другой - через соответствующий инвертор, подключены к управляющим электродам соответствующих управляемых ключей.

фиг.З