Способ управления двухтактным трансформаторным стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1987 года по МПК G05F1/46 

Изобретение относится к электротехнике, в чайтности к преобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано предпочтительно в преобразовательной технике во вторичных источниках питания, предназначенных для обеспечения стабипьным напряжением различных функциональных узлов и устройств радиоэлектронной ап- паратуры.

Цель изобретения - упрощение алгоритма управления.

На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения преобразователя по- стоянного напряжения в постоянное; на фиг.2 - примеры конкретной реализации узла управления; на фиг.3 - эпюры, поясняющие работу устройства; на фиг.4 - пример конкретной реали- зации трансформатора с ортогональной обмоткой;, на фиг.5 - векторная диаграмма индукций в сердечнике трансформатора, поясняющая работу трансформатора.

Устройство, реализующее способ управления, состоит из двухтактного усилителя 1 мощности, выполненного на трансформаторе 2 со средней точкой, подключенной через дроссель 3 к одной из шин источника постоянного напряжения, а к вторичной обмотке 4 трансформатора 2,подключены выпрямитель 5 и фильтр 6. Формирователь 7 симметричного прямоугольного напряжения подключен к входу двухтактного усилителя мощности, а дополнительная обмотка 8, размещенная на сердечнике трансформатора 2 ортогонально основным, соединена с источником постоянного напряжения через регулятор 9, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя через узел 10 управления.

Узел 10 управления может быть вы- полней в импульсном или линейном варианте. Для импульсного варианта (фиг.2а) узел 10 управления состоит из усилителя 11 сигнала ошибки, к входам которого подключены делитель 12 выходного напряжения и источник 13 опорного напряжения, а его выход соединен с Одним входом коммутатора 14 другой вход которого соединен с генератором 15 пилообразного напряжения, Для линейного варианта (фиг.26) узел 10 управления состоит из усилителя 11 сигнала ошибки, к входам которого подключены делитель 12 выход

ного напряжения и источник 13 опорного напряжения.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

В линейном режиме (режим А) при подаче на вход устройства постоянного напряжения и симметричного прямоугольного напряжения от фо.рмироватё- ля 7 транзисторы усилителя 1 мощности попеременно находятся в проводящем и закрытом состояниях. Причем с выхода устройства через узел 10 управления (фиг.2б) передается открывающий сигнал на вход регулятора 9. Последний открьшается, и через дополнительную обмотку 8 1начинает протекать ток, вызывающий возникновение поперечной индукции В (БХ

ля тор

IWjg

9; W« где i - ток через регу- число витков в допол-

нительной обмотке; 1,.- - средняя, длина магнитной силовой линии). Тогда индукция в основных обмотках трансформатора определяется В

В„ :- В,

(1)

о

5 Q g

5

0

При отсутствии тока через регулятор 9 индукции в сердечнике изменяется от -Вр до Вр , где |Вр| Вд (фиг.За). При появлении тока через регулятор часть полупериода в сердечнике трансформатора индукция постоянна и определяется равенством (1), т.е. трансформатор находится в режиме насыщения. На этом этапе напряжения на обмотках трансформатора равны нулю, а через дроссель протекает ток, обеспечивающий накопление энергии. При переключении транзисторов усилителя 1 мощности к обмотке трансформатора 2 прикладьшается напря ке- ние, наведенное на обмотке дросселя 3, и напряжение, питающее устройство. На выходной обмотке наводится напряжение, которое передается в на- копительньш элемент бив нагрузку.

Изменяя значение подмагничивающего тока через дополнительную обмотку 8, изменяют выходное напряжение. При замыкании цепи обратной связи с использованием узла 10 выходное напряжение стабилизируется при воздействии всевозможных дестабилизирующих факторов.

В импульсном синхронизированном с частотой коммутации f режиме (ре

жим Б) узел 10 управления содержит дополнительные элементы : компаратор и генератор пилообразного напряжения которьй связан с формирователем 7 симметричного прямоугольного напряжения. В этом режиме индукция может изменяться в меньших интервалах по отношению к линейному режиму до начала насьпцения сердечника трансформатора (фиг.Зб). Далее после равенства развертывающего напряжения (от генератора 15 пилообразного напряжения) и напряжения сигнала ошибки переходит в режим насьш1ения регулятор 9 и трансформатор 2 насыщается. Время перехода трансформатора в режим на- определяется величиной t , которая зависит от индуктивности дополнительной обмотки 8 и скорости пе реключения регулятора 9. Обычно величина t. не превьшает 0,5-0,8 мкс. Пр смене полярности управляющих импульсов процессы повторяются (фиг.Зб).

В импульсном несинхронизируемом режиме (релейный или квазисинхрони- зируемый режим f , Режим В) связи между формирователем 7 симметричного прямоугольного напряжения и узлом 10 управления нет или же синхронизация генератора пилообразного Напряжения осуществляется через делители частоты от формирователя 7.

В этом режиме трансформатор 2 работает в режиме насыщения несколько периодов коммутации транзисторов усилителя 1 мощно сти.на этом интервале Идет накопление энергии в дросселе З) затем из узла 10 управления поступает сигнал на закрытие регулятор 9, что позволяет трансформировать накопленную в дросселе 3 энергию в выходную цепь. -На обмотках трансформатора формируются пачки импульсов, причем скважность импульсов также подчиняется выражению (1) для стабилизации выходного напряжения. В релейном режиме процессы аналогичны, однако моменты формирования пачек импульсов связаны (несинхронизированы) с началами или любыми другими моментами коммутации транзисторов усилителя 1 мощности.

На фиг.4 показан пример реализации трансформатора с ортогональной обмоткой , причем обмотка 16 и 17

основные, а обмотка 18 - дополнитель ная. Материалом сердечника трансформатора обычно является феррит чашеч-

0

5

5

о

0

5

0

5

ный марки ОБ-20, ОБ-30 НМ 2 2000. Из-, за наличия зазора между двумя чашка- ми (5 -зазор) получить полное насыщение сердечника по направлению Y не удается, в связи с этим в таких конструкциях обычно направление X управляющее. На фиг.5 показана векторная диаграмма индукции в сердечнике такого трансформатора, причем круговая диаграмма соответствует изотропному материалу (идеальный случай), а эллиптическая - реальному анизотропному материалу (неоднородность возникает, .например, из-за наличия клеевого соединения S -зазора). В ряде случаев для реализации способа могут быть использованы параллельные поля и их управление до насьш ения, но такие кон-« струкции значительно сложнее в реализации по сравнению со скрещенными (ортогональными) полями. Для получения высоковольтного стабилизированного напряжения вьтрямитель 5 и фильтр конденсаторно-вентильных схем выпрямителя, что позволяет наиболее прос- тыми средствами получить высокое стабилизированное напряжение при непре- рьгоном вх,одном токе.

Использование изобретения позволяет упростить алгоритм управления си- ловьми элементами усилителя мощности, упростить схему управления при одновременном обеспечении гальванического разделения входных и выходных цепей. Способ управления прост в реализации и позволяет создавать широкий спектр стабилизированньгх преобразователей напряжения с различными уровнями выходного напряжения. Положительный эффект наиболее полно проявляется в стабилизированных преобразовате- лях высокого напряжения, содержащих конденсаторно-вентильные схемы умножения и работающих на повышенных частотах преобразования (до нескольких сотен килогерц).

Ф о р мула изобретения

50

Способ управления двухтактным трансформаторным стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное с накопительным gg дросселем во входной цепи и выпрямителем с емкостным фильтром в цепи вторичной обмотки трансформатора, включающий коммутирование с постоянной частотой суммы напряжений источ-

ника постоянного напряжения и напряжения,, возникающего на дросселе относительно первичной обмотки трансформатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения алгорит4 u2.f

ма управления, стабилизацию выходного напряжения осуществляют изменением индукции насыщения сердечника трансформатора путем его ортогонального подмагничивания.

+

й

fffj

Изобретение относится к вторич- , ным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является упрощение алгоритма управления. Цель достигается тем, что управление двухтактным трансформаторным стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное производят путем коммутирования с постоянной частотой суммы напряжений источника постоянного напряжения и напряжения, возникающего на дросселе относительно первичной обмотки трансформатора. При этом стабилизацию выходного напряжения осуществляют изменением индукции насыщения сердечника трансформатора путем его ортогонального подмагничивания. 5 ил. с со

I CUHifpf

fpuz.l

B(t) BS t

(Г Режим 5

I Редким В

Фиг.З

BS

Составитель А.Колоколкин Редактор И.Николайчук Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король

3831/43

Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

фиг.5