Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1986 года по МПК H02M3/337 

выравнивание длительности управляю- щего сигнала Т 7-10, Схема регуля тора, суммируясь с сигналом обрат- ,ной связи, воздействует на ШИМ 1,

которьп изменяет фазу импульсов уп равления так, чтобы установился симметрична режим работы выходно го трансформатора. 2 ил.

Изобретение относится к элект ротехнике, в частности к вторичным источникам питания. Цель изобретеНИН повышение КПД н надежности nj тем устранения несимметричного ретчИ- ма работы, выходного трансформатора Устройство содержит широтно-импульсньй модулятор 1, генератор пилооб-разного напряжения 2, задающий гене- ратор 3, селектор 4, делитель часто ты (ДЧ) 5, усилитель (У) 6, транзис торы регулируемого инвертора, Id выпрямитель (в) 11, фильтр- (ф) 12, (Л С У 13, суммирующее устройство 14, цепь обратной связи, состоящую из У 20 и датчика несимметрии 15. Вве дение В 16, компаратора 18, Ф 17, коммутаторов 19 и 21 и подключение цепи обратной связи к ДЧ 5 и суммирующему устройству 14 обеспечивает

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питания для радиоэлектронной аппа™ ратуры и в преобразовательной тех™ нике,

Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем устранения несимметричного режима работы выходного трансформатора.

На фиг, 1 представлена схема пред ложенного устройства; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы сигналов устройства.

Стабилизированньй преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит широтно- мпульсный модуля™ тор 1, модулирующий вход которого подключен к выходу генератора 2 пилообразного (треугольного) напряжв ния, который в свою очередь своим входом подключен к прямому выходу задающего генератора 3 прямоугольных колебаний, а выход через селектор 4, первые входы которого подключены к прямому и инверсному выходам задающего генератора 3 и входам двух триггеров делителя частоты 5, прямые и инверсные выходы которых подключе ны к вторым входам селектора 4, и усилитель 6 импульсов подключен к %ходам транзисторов 7-10 регулируемого инвертора, выход которого посредством цепи обратной связи по напряжению, содержащей последовательно соединенные выпрямитель 11, фильтр 12, усилитель 13, подключен через суммирующее устройство 14 к входу постоянного тока широтно-импульсного модулятора 1 и обратную связь по току, состоящую из датчика 15 несимметрии, вьтрямителя 16, НС-фильтра 17, компаратора 18, первого коммутатора 19, усилителя 20, второго коммутатора 21, причем указанный дат чик 15 несимметрии своей первой обмоткой включен последовательно и сог- ласно с первичной обмоткой выходного трансформатора 22, второй обмоткой последовательно с вторичной обмоткой

5 трансформатора 22, а третьей обмот кой подключен к входу выпрямителя 16, выход которого подключен к одно му из входов компаратора 18 непосреД ственно, а к другому - через фильтр

О 17, выход компаратора подключен к управляющему входу первого коммута тора 19, вход которого подключен в свою очередь к третьей обмотке дат- иика 15 несимметрии, а выход - к вхо-

5 ду усилителя 20, прямой выход которо го подключен к первому входу второго коммутатора 21, а инверсный выход - к второму входу того же самого коммутатора, объединенный выход которо-

0 го подключен через второй вход сум- мирующего устройства 14 к входу по постоянному току широтно импульсного модулятора 1, Управляющие входы вто рого коммутатора 21 подключены к прямому и инверсному выходам второго триггера делителя 5 частоты, 23 - индикатор напряжения

Устройство работает следующим образом.

На фиг, 2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу стабилизированного преобразователя напряжения без цепи обратной связи по току на магничивания, причем: 24 - сигнал

5 на прямом выходе задающего генератора 3 прямоугольных колебаний;. 25 - сигнал на выходе генератора 2 пилообразного (треугольного) напряжения; 26 сигнал на прямом выходе первого

0 триггера делителя 5 частоты; 27 - « сигнал на прямом выходе второго триггера делителя 5 частоты; 28 - сигнал на выходе широтно-импульсного модулятора 1; 29 - сигнал на выходе пер-

5 вой схемы И селектора 4 импульсов; 30 - сигнал на выходе второй схемы И

31

селектора 4 импульсов; 31-34 - -выходные сигналы соответственно на первом втором, третьем и четвертом выходах селектора импульсов; ЗЗ-Зв - выход ные сигналы соответственно на первом втором, третьем и четвертом выходах усилителя 6 импульсов; 39 сигнал на выходе преобразователя напряжения (сигнал на первичной обмотке силового трансформатора .22)о

Диаграммы на фиг 2 Приведены для случая идеального режима работы преобразователя. Йеслмметрия работы преобразователя или его параметров приводит к отклонению от симметричного цикла перемагничивания сердечника выходного трансформатора инвертора и приводит к одностороннему намагничиванию последнего, которое проявляется в искажении формы и увеличении амплитуды намагничивающего тока,

На фиг, 3 показаны импульсы 40 намагничивающего тока в состоянии одностороннего намагничивания сердеч ника. Эти импульсы (имеющие равные вольт-секундные площади) снимают с третьей обмотки датчика 15 несимметрии, выпрямляются выпрямителем 16 (диаграмма 41) л поступают на прямой вход компаратора 18, на инверсны вход которого поступает сигнал с выхода фильтра 17 (например, КС-фильтра), пропорциональный среднему значению выпрямленного напряжения импульсов тока намагничивания. На выходе компаратора 18 формируются управляющие импульсы (диаграмма 42) первого коммутатора, который подключает импульсы тока намагничивания на время действия этих импульсов к входу усилителя 20 (диаграмма 43), Таким образом, на вход усилителя подаются сигналы, отображающие в некотором масштабе максимальные значения токов в положительный и отрица- тельный полупериоды работы преобразователя. Усилитель 20 (инерционное звено) вьщеляет усредненный сигнал из сигнала 43 (диаграмма 44) и ийвертирует последний. Прямой и инверсный сигнал с выхода усилителя 20 поступает на коммутатор 21, на выходе которого под действием переключакицих сигналов от второго триггера делите- ля 5 формируется сигнал 45, амплиту да которого пропорциональна небалан- су тока намагничивания.

604

Сигнал 45 поступает на вход суммирующего устройства 14, где происходит суммирование данного сигнала с сигналом усилителя 13 обратной связи. Суммарный сигнал сравнивается на мо- дуляторе с сигналом пилообразного напряжения (диаграмма 46 )„ Воздействие сигнала с выхода коммутатора 21 на вход суммирующего устройства приводит к установлению такой длительности полуволн напряжения на первичной обмотке трансформатора, которая обеспечивает симметричное значение максимального тока намагничивания в течение двух полупериодов напряжения и, следовательно, отсутствие одностороннего намагничивания сердечника.

Выходное напряжение стабилизированного преобразователя приведено на диаграмме 47. Импульсы управления транзисторами преобразователя приведены на диаграммах 48, 49.

Допустим имеет место .асимметрия выходного, напряжения преобразователя вследствие неравных времен рассасывания силовых транзисторов Эта асимметрия вьфажается в разных длительностях полуволн выходного Напряжения 47 (на диаграмме показано штриховыми линиями)

В момент t равенства напряжего1я выходного сигнала yci-шителя 13 обратной связи по наряжению и сигнала пилообразного напряжения включаются транзисторы 7 и 9, к первичной обмотке трансформатора 22 прикладьшается напряжение питания преобразователя напряжения. В момент t снимается отпирающий импульс транзистора 9, но последний выключается .в момент t после рассасывания неосновных носителей и восстановления напряжения а данном транзисторе. Через время p t - t разрешается подача отирающего импульса на транзистор 10. Это осуществляется специальной схеой, включаемой в схему усилителей 6 мпульсов (на фиг, 1 не показана) дпя исключен 1я сквозных токов между смежными транзисторами. Работа этой схемы здесь не рассматривается. В мент tj включается транзистор 10 и первичная обмотка трансформатора 22 замыкается накоротко через транзисторы 7 и 10 (либо шунтирующий диод, на фиг. 1 не показан), напряжение на обмотке равно нулю. В этом режиме происходит разряд тока намагничива- ВИЯ трансформатора, В момент t по дается управляющий импульс на отпира вне транзистора 8, но этот импульс пройдет на входную цепь данного транзистора только носле выключения транзистора 7 через время t tg 4-. В момент t- на первичной обмот ке трансформатора 22 появляется напряжение питания преобразователя, В момент t,o снимается включающий импульс с транзистора 10 и подается импульс на транзистор 9, Вследствие малого времени рассасывания транзистора 10 импульс на транзистор 9 по дается практически без всякой задерж ки. После включения транзистора 9 на ступает режим короткого замыкания выходного трансформатора через транзисторы8 и 9, Далее процесс повторяется, В результате разного времени рас сасывания транзисторов преобразова тель имеет неравные по длительности полуволны выходного напряжения По ложительная полуволна выходного напряжения имеет длительность t - t Разная а отрицательная длительность полуволн приводит к одностороннему намагничиванию трансфор матора, к одностороннему возрастанию максимального значения тока намагничивания, которое фиксируется схемой регулирования тока намагничивания (узлы 16 21 на фиг, ), Схема регулятора вырабатывает сигнал И., , который, суммируясь с сигналом обрат ной связи по напряжению Up основного контура регулирования, воздействует на модулятор 1, последний изменяет фазу импульсов 49 управления Так, чтобы установился симметричный режим работы преобразователя по току намаг ничивания выходного трансформатора. Любая асимметрия преобразователя приводит к изменению амплитуды и формы тока намагничивания сердечника выходного трансформатора, Обнару жить нартупающее насыщение трансформатора задолго до его появления, Kor да увеличение первичного тока i, еще незаметно, можно только при помощи датчика тока намагничивания трансфор матора, которьй выполняет операцию i (U 1, - IH Регулирование, выпол не;нное с использованием такого датчи ка, эффективно при несимметрии любого рода, в том числе и нагрузки, и в этом смысле оно является универсальным. Предложенный регулятор осуществляет непрерывное регулирование намагничивающего тока в зависимости от величины несимметрии максимальных значе НИИ его на интервалах положительного и отрицательного полупериодов выходного напряженияf Устранение несимметричного режима работы выходного трансформатора приводит к снижению амплитудного тока в транзисторах инвертора, что повышает КПД и надежность устройства. Формула изобретения Стабилизиров анный преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий силовые транзисторы, выходной трансформатор и блок управления, включающий в себя последовательно соединенные задающий генератор, генератор пилообразного напряжения и широтно-импульсный модулятор, а также делитель частоты, входы которого подключены к прямому и инверсному выходам задающего генератора, селектор, управляющие входы кoтopo o подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, задающего генератора и делителя частоты, усилитель, управляющие входы которого подключены к выходам селектора, а выходы - к силовым транзисторам, цепь обратной связи регулирования по выходному напряжению, подключенную к одному входу суммирующего устройства, выходом соединенного с управляющим входом широтно-импульсного модулятора, цепь обратной связи по току намагничивания выходного трансформатора, состоящую из датчика несимметрии тока намагничивания и усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем устранения несимметричного режима работы выходного трансформатора, введены вьшрямитель, компаратор, фильтр и два коммутатора, причем выход датчика несимметрии тока намагничивания соединен с входом вьтрямителя и сигнальным входом первого коммутатора, а выход выпрямителя подключен к одному входу компаратора непосредственно, а к другому - через фильтр, выход компаратора подключен к управляющему входу первого коммутатора.

712675608 ,

выход которого подключен к входу входы которого подключены к выходам усилителя, прямой и инверсный выходы делителя частоты, а выход - к друго- которого подключены к сигнальным му входу суммируьщего устройдам второго коммутатора, управляющие ства.

24

J

/vXivl gg r

ж;

IIM:

фиг. 2

Щиг.З