Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1985 года по МПК H02M7/217 

. Изобретение относится к электротехнике и быть использовано в устройствах электропитания.

Цель изобретения - повышение технологичности и функциональной надежности.

На фиг, 1 приведена схема преобразователя переменного напряжения в постоянное с тремя вольтодобавочными выпрямителямиj на фиг. 2 графики, поясняющие принцип его работы на фиг. 3 - схема статического триггера.

Первичная обмотка .вольтрдобавбчного трансформатора 1 и вход выпрямителя 2 подключены параллельно входным выводам 3 преобразователя . Выход выпрямителя 2 подключен через последовательно - согласно соединенные диоды 4 - 6 к выходным выводам 7 преобразователя. Выходные обмотки вольтодобавочного трансформатора 1 подключены к входам соответствующих вольтодобавочных выпрямителей 8 - 10. По выходу вольтодобавочные выпрямители 8-10 соединены последовательно, а средний вывод выпрямителей 8 и 9 подключен через первичную обмотку импульсного трансформатора 11 к катоду диода 5 и аноду диода 4. Положительный вывод выпрямителя 8 через переход коллектор-эмиттер транзисторного ключа 12 подключен к каТОДУ диода 4, а отрицательные выводы выпрямителей 9 и 10 через переходы эмиттер-коллектор транзисторных ключей 13 и 14 подключены, соответственно, к анодам диодов 5.и 6. К входам статических триггеров 15 и 16 подключены соответствующие вторичные обмотки импулсного трансформатора 11. Выход статического триггера 15 подключен к (Переходу 6a3a-3MnTTepj транзисторноiro ключа 13, а выход статического |триггера 16 - к переходу база-эмит|тер транзисторного ключа 14. Орган 17 управления выполнен .на двухвходовом компараторе 18, выход которого подключен к переходу базаэмиттер ключа 12. Первый вход компаратора 18 соединен через выпрямитель 19 с обмоткой вольтодобавочного трансформатора 1, а второй вход подключён к источнику опорного напряжения (к стабилитрону 20). Нагрузка 21 подключена к выходным выводам 7.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы, где U напряжение на выU4, U5,

и. ходе выпрямителя

вольтодобавочное напряжение на диодах 4, 5 и 6; Ii импульсы тока в первичной обмотке импульсного трансформатора 11;. и у - выходное напряжение преобразователя; U.j, - напряжение на первом и втором входах компаратора 18; Ц - выходное напряжение органа 17 управления; Е среднее значение выходного напряжения преобразователя, причем диаграмма сх соответствует минимальному, а диаграмма iS - максимальному значениям напряжения на входе 3 преобразователя .

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное работает следующим образом.

При минимальной величине напряжения источника питания, подключенного к входным выводам 3 преобразователя, мгновенные значения вьтрямленного напряжения U , поступаемого на первый вход компаратора 18, превышают опорное напряжение Ujp на втором входе компаратора 18 в течение меньшей части полупериода преобразуемого напряжения - моменты времени t - t. , t (фиг. 2ci) . В результате на выходе органа 17 управления (на выходе компаратора 18) формируются импульсы прямоугольного напряжения Ц,, отпирающие ключ 12 в моменты времени, когда опорное напряжение больше напряжения . Ключ 12 открывается в момент времени tj, , и конденсатор вольтодобавочного вьтрямителя 8 начинает разряжаться на нагрузку 21 через первичную обмотку импульсного трансформатора 11 диоды 5 и 6 и выпрямитель 2. Ток 1,, протекающий по первичной обмотке импульсного трансформатора 11, формирует на вторичных обмотках импульсного трансформатора импульсы напряжения, переключающие статические триггеры 15 и 16 в состояние, отпирающее ключи 13 и 14. Напряжения конденсаторов вольтодобавочных выпрямителей 9 и 10 оказываются подключенными, соответственно, параллельно диодам 5 и 6 а на нагрузке 21 (на выходных вы3водах 7) формируется напряжение U равное сумме напряжений выпрямител 2, 8, 9 и 10 (без учета потерь на элементах схемы). В момент открыва ния ключа 13 конденсатор вьтрямите ля 9 разряжается не через обмотку импульсного трансформатора 11, а через конденсаторы вьтрямителей и 10. Поэтому в моменты tj и t ток через первичную обмотку импуль ного трансформатора 11 имеет форму положительного импульса 1 (фиг. 2 В моменты времени, когда мгнове ные значения напряжения 11 начинают превьшать напряжение V, форм руется задний фронт импульса U. управления транзисторного ключа 12 т.е. на время Ц- t. , t - t транзисторный. ключ |2 закрывается, и конденсатор вольтодобавочного выпрямителя 8 исключается из цепи питания нагрузки. Однако в моменты времени t. и t, конденсатор вольтодобавочного выпрямителя 9 остается подключенным в цепь формирования выходного напряжения U через импульсный трансформатор 11, диод 4, выпрямители 2 и 1,0 и открытый ключ 14, т.е. в первичной обмотке импульсного трансформатора в моменты времени t. и Ц формируется импульс тока I отрицательной полярности. В результате на вторичных обмотках импульсного трансформатора 11 формируются импульсы напряжения, переключающие статические триггеры 15 и 16 в положение, соответствующее закрытому состоянию ключей 13 и 14. Т ким образом, ключи 13 и 14 автоматически переключаются синхронно с ключом 12. При максимальнЬм значении источника преобразуемого напряжения (фиг. 2Б) мгновенные значения напряжения превышают напряжение и в течение большей части полупериода, поэтому время открытого состояния ключей 12, 13 и 14, соответственно уменьшается, уменьшается и доля вольтодобавочного напряжения в выходном напряжении U. При этом среднее значение выходного напряжения Е остается практически неизменным. Из принципа работы следует, что при изменении опорного напряжения U,jQ (фиг. 1) потенциометром, подключенным параллельно стабилитрону 20, можно регулировать среднее значение выходного напряжения Е в два раза, если напряжение на вторичных обмотках вольтодобавочного трансформатора 1 обеспечивает сумj apHoe на пряжение вольтодобавоч:ных выпрямителей . 8 - 10, равное амплитудному значению преобразуемого переменного напряжения, при этом напряжение на ключах 12 - 14 равно одной трети амплитудного значения входного напряжения. С увеличением числа вольтодобавочных выпрямителей и транзисторных ключей возможно дальнейшее уменьшение коэффициента нагрузки по напряжению на транзисторных ключах преобразователя, при этом орган регулирования остается одноканальным (управляет только первым транзистором) , а последующие ключи управляются от обмоток импульсного трансформатора через статические триггеры.

и.

а

VV

о

и

17

LL,

а,

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий подключенные к входным выводам вольтодобавочный трансформатор и вьтрямитель, один из выводов постоянного тока которого под ключей к первому выходному выводу, а другой вывод постоянного тока через h последовательно-согласно соединенных диодов - к второму выходному выводу, п вольтодобавочных выпрямителей с конденсаторами, подключенных входами к соответствующим обмоткам вольтодобавочного трансформатора,п транзисторных ключей и орган управления, отличающийся тем, что, с целью повьппения технологичности и функциональной надежности, в него введены импульсньй трансформатор и п-1 статических триггеров. , при этом вольтодобавочные выпрямители выходами соединены последова.тельно, положительный |вывод первого вольтодобавочного выпрямителя через переход коллектор-эмиттер первого транзисторного ключа подключен к катоду первого диода, отрицатальный вывод каждого из последующих вольтодобавочных выпрямителей через эмиттер-коллекторный переход соответствующего транзисторного ключа - к аноду соответствующего диода, общий вывод первого и дторого вольтодобавочного вьтрямитеi лей через первичную обмотку импульсного трансформатора подключен к (Л катоду второго и аноду первого диос дов, причем переходы эмиттер-база всех Последующих за первым транзисторных ключей через статические триггеры подключены к соответствующим вторичным обмоткам импульсного трансформатора, а орган управ00 ления вьшолнен одноканальньм в виде двухвхЬдового компаратора, соединенного первым входом через вьт- , рямитель с обмоткой вольтодобавоч-. ного трансформатора, вторым .входом ; с источником опорного напряжения, выходом - с переходом эмиттер-баэа первого транзисторного ключа.

п k ои.

7h

4МА

11

Г

о

фиг. 2.