Регулируемый преобразователь Советский патент 1986 года по МПК H02M7/537 

в устройство введены второй ведомый генератор 25, дополнительные диоды 27 и 28, промежуточные трансформато ры 29-и 30. Регулируя фазовый сдвиг между прямоугольными напряжениями ведомых генераторов 13 и 25, можно изменять в широких пределах величину выходного напр яжения преобразователя. Путем выбора оптимального

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной ап- паратзфЫо

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и расширение диапазона регулирования выходного, напряжения преобразователя.

На чертеже представлена схема регулируемого преобразователя

Преобразователь содержит конденсатор 1 входного емкостного фильтра, транзисторы 2 и 3 инвертора, выход- трансформатор 4 инвертора, выпрямитель 5, дроссель 6, обмотки 7 и 8 дросселя, конденсатор 9 выходного фильтра, нагрузку 10, задающий генератор 11, трансформатор 12 задающего генератора, первый ведомый генератор 13, трансформатор 14 первого ведомого .генератора, управляющие обмотки 15-18, пропускающие диоды 19 и 20, резисторы 21 и 22, разделительные диоды 23 и 24, второй ведомый генег ратор 25, трансформатор 26 второго ведомого генератора, дополнительные диоды 27 и 28, первый промежуточный трансформатор 29, второй промежуточный трансформатор 30, вторичные обмотки 31 и 32 первого промежуточного трансформатора, вторичные обмотки 33 и 34 второго промежуточного трансформатора, первичную обмотку 35 пер вого промежуточного трансформатора, управлякнцие обмотки трансформатора 36 и 37 первого ведомого генератора, управляющие обмотки 38 и 39 трансформатора второго ведомого генератора, первичную обмотку 40 второго проме- жуточного трансформатора.

249677.

режима при равенстве длительности проводящего состояния транзисторов инвертора половине периода достигается уменьшение реактивных элементов. Расширение диапазонарегулирования достигается засчет регулированиядлитель- ности проводящегосостояния транзисторов меньшей больщеполупериода напряжения в цепи переменноготока устр-ва. 1 .

Регулируемый преобразователь с . широтно-импульсной модуляцией прямоугольного напряжения в цепи переменного тока имеет силовую и управляю- 5 щую части. .

Силовая часть осуществляет преобразование энергии постоянного тока;, .управляющая часть обеспечивает, регулируемую широтно-импульсную модуля- . цию, а также обеспечивает эффективное включение и выключение транзисторов в широком диапазоне изменения времени проводящего состояния транзис-: торов при высокой частоте преобразо- вания. Силовая часть предлагаемого регулируемого преобразователя содержит входной емкостной фильтр в виде конденсатора 1, подключенного к ши- . 1 нам питания инвертора на транзисто- 1 pax 2 и 3. Инвертор через выходной трансформатор .4 и выпрямитель 5 соединен с выходным фильтром, вьшолнен- . ным на дросселе 6 с рбмоткой 7, включенной последовательно с нагрузкой 10, и на конденсаторе 9, включенном параллельно нагрузке 10. Другая об-, мотка 8 дросселя 6 выходного фильтра включена в одну из шин питания инвертора согласно с обмоткой 7 этого 0 дросселя.

Управляющая часть предлагаемого регулируемого преобразователя состоит из задающего генератора 11, первого ведомого генератора 13 и второго ве- 5 домого генератора 25,

Задающий генератор 11 соединен своим выходом с входом первого ведомого генератора 13, Выход первого ведомого генератора 13 соединен с 0 входом второго ведомого генератора 25, - .

3 .

Управляющие-обмотки 15-18 трансформаторов задающего генератора 12 и первого ведомого генератора 14 соединены попарно последовательно. Каждая пара управляющих обмоток одним выводом подключена к эмиттеру одного из транзисторов 2(3) -инверто- ,ра, а другим выводом через соединен- ные последовательно пропускающий диод 1.9 (20) и резистор 21 (22) - к базе того же транзистора 2(3) и аноду разделительного диода 23 (24), Катод дополнительного диода 27 (28) соединен с катодом пропускающего диода 19 (20), а анод - с выводом вторичной обмотки 31 (32) первого промежз очного трансформатора 29, другой вывод которой подключен к эмиттеру соответствующего транзистора 2 (3) инвертора. К этому же эмиттеру Транзистора 2(3) одноименным выводом подключена.вторичная обмотка 33 (34) второго промежуточного трансформатора 30, которая соединена другим вьюодом с катодом разделительного диода 23 (24), Первичная обмотка 35 первого промежуточного трансформатора 29 подключена к соединенным последовательно и встречно вторичной обмотке 36 трансформатора 14 первого ведомого генератора 13 и вторичной обмотке 38 трансформатора 26 второго ведомого генератора 25. Первичная обмотка 40 второго промежуточного трансформатора 30 подключена к соединенньм последовательно и согласно другой вторичной обмотке 37 трансформатора 14 первого ведомого генератора 13 и другой вторичной обмотке 39 трансформатора 26 второго ведомого генератора 25. .

Промежуточные трансформаторы 29 и 30 могут быть исключены из схемы преобразователя, тогда необходимо увеличить количество управляющих обмоток трансформаторов 14 и 26 первого и второго ведомых генераторов.

Работу предлагаемого преобразователя рассмотрим при коэффициентах трансформации выходного трансформатора 4 и дросселя 6, равных единице. Задающий генератор 11 вырабатьшает переменное напряжение прямоугольной формы, частота которого определяет частоту преобразования. Начала полупериодов напряжения задакицего генератора 11 определяют моменты включения транзисторов 2 и 3 инвертора. Прямоугольное переменное напряжение

49677«

первого ведомого генератора 13 отстает по фазе йт напряжения задающего генератора 11. Настроенньй постоянный фазовый сдвиг этих напряжений опс ределяет наименьшую возможную длительность проводящего состояния транзисторов инвертора 2 и 3. Прямоугольное переменное напряжение второго ведомого генератора 25 отстает по фазе от

10 напряжения первого ведомого генератора 13. Начала полупериодов напряжения второго ведомого генератора 25 определяют моменты выключения транзисторов 2 и 3 инвертора, Регулиров 5 кой фазового сдвига напряжений ведомых генераторов достигается изменение .длительности проводящего состояния транзисторов 2 и 3 инвертора и тем самым изменение выходного напряжения

2Q преобразователя. Наибольшая дпитель- ность проводящего состояния транзисторов не превосходит суммы нещболь- ших значений обоих фазовых сдвигов, которая в предлагаемом пре.образовате-

25 ле может быть равна, меньше или больше полупериода переменного напряжения,

Рассмотрим периодические процессы включения и выключения транзистора 2,

,,j Включается и сначала проводит ток транзистор 2 под действием первого импульса разности напряжения обмотки 15 трансформатора 12 задакицего генератора 11 и напрязкения обмотки 16 трансформатора 14 первого ведомого

генератора 13, Отпирающий ток этих обмоток протекает через переход база- эмиттер транзистора 2, пропускающий диод 19 и резистор 21. Длительность первого импульса определяется величиной настроенного фазового сдвига прямоугольных напряжений задающего 11 и первого ведомого 13 генераторов. После прекращения действия первого импульса транзистор 2 продолжает про- водить ток, так как на вторичной обмотке 31 первого промежуточного трансформатора 29 появляется второй положительный импульс напряжения, под действием которого через дополни50 тельный диод 27 и резистор 21 продолжает протекать отпирающий ток через переход база-эмиттер транзистора 2. Второй импульс напряжения появляется в результате разности напряжений об55-мотки 36 трансформатора 14 первого ведомого генератора 13 и обмотки 37 транс- форматора 26 второго ведомого генера- тора 25,которая подведена к первичной

обмотке 35 первого промежуточного трансформатора 29. Длительность второго импульса определяется величиной регулируемого фазового сдвига прямоугольных напряжений первого 13 и второго 25 ведомых .генераторов, а длительность включенного состояния транзистора 2 определяется суммой длител ностей первого и второго импульсов. После прекращения действия второго импульса транзистор 2 интенсивно запирается под действием третьего отрицательного импульса напряжения, вторичной обмотки 33 второго промежуточного трансформатора 30. Запи-. рающий ток кратковременно протекает через переход эмиттер-база транзистора 2 и разделительный диод 23. Третий имцульс напряжения появляется в результате суммы напряжений вторичной обмотки 37 трансформатора 14 первого ведомого генератора 13 и вторичной обмотки 39 трансформатора 26 второго ведомого генератора 25, которая подведена к первичной обмотке 37 второго промежуточного трансформатора 30. После прекращения третьего импульса начинает действо- ва.ть первый импульс и процессы отпирания и запирания транзистора 2 повторяются. Импульсы отпирания и.запирания транзистора 3 сдвинуты на половину периода относительно соответствующих импульсов транзистора 2.

В первом случае, когда длительность проводящего состояния транзисторов 2 и 3 меньше половины периода, выходное напряжение преобразователя меньше входного. Переменный ток конденсатора 1 входного фильтра больше по величине переменного тока конденсатора 9 выходного фильтра. Ток обмотки 8 дросселя 6 прерывистый, а ток обмотки 7 - непрерывно ступенчатый при неизменной за период средней величине потокосцепления этих обмоток. Амплитуда прямоугольных напряжений на обмотках дросселя 6 не превьппает величины выходного напряжения. Во втором случае, когда длительность проводящего состояния транзисторов равна полупериоду, выходное напряжение преобразователя равно входному.

Токи через конденсаторы 1 и 9 не протекают. Токи обмоток 8 и 7 дросселя 6 непрерывны и равны соответственно входному и выходному току пре0

5

0

5

0

5

образователя. Прямоугольное напряжение на обмотках 8 и 7 отсутствует. В третьем случае, когда длительность проводящего состояния транзисторов больше полупёриода, выходное напряжение преобразователя больше входного.

Переменный ток конденсатора 1 входного фильтра меньше по величине переменного тока конденсатора 9 выходного фильтра. Ток обмотки В дросселя 6 непрерывно ступенчатый, а ток обмотки 7 прерывистый при неизменной за полупериод средней величине пото- косцепления этих обмоток. Амплитуда прямоугольного переменного напряжения на обмотках дросселя 6 не превосходит величины входного напряжения. Во всех случаях длительность проводя- . щего состояния соответствукидих диодов выпрямителя 5 дополняет длительность проводящего состояния соответствующих транзисторов инвертора 2 и 3 до полного периода напряжения в цепи переменного тока преобразователя.

Таким образом, регулируя фазовый сдвиг между прямоугольными напряжениями первого 13 и второго 25 ведомых генераторов, можно изменять в широких пределах величину выходного напряжения постоянного тока преобразователя..

Регулировочная характеристика преобразователя определяется следующими вьфажениями

28

и

(ЫХ

. и,

ек

при ,5,

ТРV

1+(1-2Б) -Ь NP

1 + (25 -1) 1

и,

выл

при

и„

К,

к

Вх тр

,5,

2(1 -б)

.

где и

ВЫХ

и,

вХ

к

тр

л

W..

- напряжение на выходе преобразователя;

- напряжение на входе преобразователя;- W,

К

«р

w

коэффициенты

трансформации

- относительная длительность включенного состояния транзисторов инвертора (по отношению к периоду).

Регулируемый преобразователь с ши- ротно-импульсной модуляцией напряжения в цепи переменного тока может

быть выполнен по мостовым и другим известным схемам преобразования как однофазным, так и многофазным, а блок управления состоит из задающего и двух ведомьЬс генераторов.

Таким образом, умейьшение массы и габаритов преобразователя.достигнуто за счет снижения массы и габаритов его реактивных элементов путем выбора выгодного номинального режима его работы при равенстве длительности проводящего состояния транзисторо инвертора половине периода а расширение диапазона регулирования выходного напряжения преобраз ователя дос- тигнуто за счет регулирования дпитал ности проводящего состояния транзисторов меньше и больше полупериода напряжения в цепи переменного тока преобразователя .благодаря введе нию второго ведомого генератора и дополнительных диодов., .

Форму.ла изобретения

Регулируемый преобразователь, содержащий двухтактный транзисторный инвертор с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю -двухобмотр ный дроссель, через первую обмотку которого инвертор подключен к источнику питания, а через вторую, включенную по току согласно с первой, выпрямитель подключен к выходным клеммам.

Редактор В.Иванова Заказ 4338/58

Составитель И.Войтович

Техред Л.Олейник Корректор Л.Пшшпенко

Тираж 631Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10

5 -

25

249677 8

шунтированным конденсатором фильтра, и узел управления , включающий задающий и первый ведомый генераторы, имеющие трансформаторы, каждая пара выходных управляющих обмоток которых, соединенных последовательно и встречно, подключена через пропускающий диод и резистор к управлякидему переходу соответствующего транзистора инвертора, к базе которого подключен анод разделител ьного диода, о т л и- . чающийся тем, что, с целью уменьшения массы -и габаритов и расширения диапазона регулирования выходного напряжения, он снабжен вторым, также имеющим трансформатор, ведомым генератором, вход которого соединен с выходом первого ведомого генератора, и дополнительными диодами по . числу транзисторов инвертора, причем катод дополнительного диода соединен с катодом пропускающего диода, между анодом дополнительного диода и эмиттером соответствующего тра чзистора подключена непосредственно или через промежуточный трансформатор пара управляющих обмоток трансформаторов . ведомых генераторов, соединенных пос- ледовательно и встречно, между като- 30 дом разделительного диода и эмиттером того же транзистора подключена непосредственно или через другой промежуточный трансформатор пара управляющих обмоток трансформаторов ведомых генераторов, соединенных последовательно и согласно.

20

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и расширение диапазона регулирования выходного напряжения преобразователя. Инвертор содержит транзисторы 2 и 3, выходной, трансформатор 4, вьшрямитель 5, дроссель 6, нагрузку 10, первый ведомый генератор 13, пропускающие диоды 19 и 20, разделительные диоды 23 и 24. Г (Л с Си а «к гГ