Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1987 года по МПК G05F1/44 H02M7/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования параметров электрической энергии, и может быть использовано для создания сетевых выпрямителей источников вторичного электропитания.

Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя переменного напряжения в постоянное.

На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит основные диоды 1.1 и 1.2, накопительные конденсаторы

2.1и 2.2, управляемый делитель 3 входного напряжения; датчик 4 тока, дроссель 5, узел 6 сравнения, пороговый элемент 7, релейный элемент 8 с гистерезисом, выполненный на основе двухпорогового компаратора 9; усилитель 10 мощности, управляемый ключ 11 переменного тока, содержащий два силовых транзистора 12.1 и 12.2, различной проводимости 12.1 и 12.2 и два диода 13.1 и 13.2, датчик 14 выходного напряжения; первый 15 и второй 16 входные выводы, выходные выводы 17.1 и 17.2 преобразователя.

Средние точки цепочек из двух последовательно соединенных основных диодов 1.1 и

1.2и двух конденсаторов 2.1 и 2.2 образуют выходные выводы 17.1 и 17.2 преобразователя, точка соединения основных диодов 1.1 и 1.2 через дроссель 5 подключена к первому входному выводу 15, точка соединения конденсаторов 2.1 и 2.2 через датчик 4 тока подключена к второму входному выводу 15, между входными выводами 15 и 16 преобразователя включен датчик входного напряжения 3, выход которого соединен с входом узла 6 сравнения, другой вход которой подсоединен к точке соединения датчика 4 тока и точке соединения конденсаторов 2.1 и 2.2, выход узла 6 сравнения подключен к входу релейного элемента 8, вход смещения которого соединен с выходом порогового элемента 7, подключенного входом к первому входному выводу 15, выход релейного элемента 8 через усилитель 10 мощности подключен к входу управляемого ключа 11 переменного тока, включенного между точками соединения основных диодов 1.1 и 1.2 и конденсаторов 2.1 и 2.2, и включающего два объединенных по базам и эмиттерам транзистора 12.1 и 12.2 с различным типом проводимости, коллекторы которых соединены между собой через два дополнительных диода 13.1 и 13.2, включенных в направлении проводимости соответствующих транзисторов, при этом между выходными выводами 17.1 и 17.2 преобразователя включен датчик 14 выходного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом делителя 3 входного напряжения.

0

Преобразователь работает следующим образом.

На входы узла 6 сравнения, который пред- ставляет собой дифференциальный усилитель, усиливающий разность входных сигналов с заданным коэффициентом усиления, поступают сигналы, пропорциональные входному напряжению сети с делителя 3 напряжения и входному току с датчика 4 тока. На выходе узла 6 сравнения формируется разностный сигнал, поступающий на вход релейного элемента, где вырабатывается импульсная последовательность, временные соотношения импульса и паузы которой 5 пропорциональны величине разностного сигнала. Выходные сигналы релейного элемента 8, знак которых определяется сигналами с выходов узла 6 сравнения и порогового элемента 7, после усиления усилителем 10 мощности, поступают на базы силовых 0 транзисторов 12 управляемого ключа П.

Особенностью релейного элемента 8 является то, что с целью уменьщения искажений входного тока в областях нулевых

5 значений он выполнен на основе операционного усилителя с положительной обратной СБЯзь ю, на вход смещения которого поступают сигналы о знаке полупериода входного напряжения с выхода порогового элемента 7. При этом передаточная характеристика

Q релейного элемента смещается в область положительных, либо отрицательных, значений входного сигнала, соответственно для положительных, либо отрицательных, значений входного напряжения.

Увеличению тока в течение положитель5 ного полупериода входного напряжения соответствует положительная полярность сигнала управления, а в течение отрицательного полупериода - отрицательная полярность сигнала управления. Таким образом, использование транзисторов различной про0 водимости. работающих за счет включения в цепь коллекторов полупроводниковых диодов в различные полупериоды входного напряжения, позволяет реализовать требуемый алгоритм работы и исключить из системы

с управления схему равнозначности.

В соответствии с алгоритмом работы преобразователя при всех значениях разностного сигнала в преобразователе должен протекать процесс накопления энергии в магнитном поле дросселя 5 и передачи энерQ гии в накопительные конденсаторы 2.

На интервале положительного пилуперио- да входного напряжения на выходе порогового элемента 7 устанавливается напряжение высокого уровня, смещающее переда- 5 точную характеристику релейного элемента 8 в область положительных значений. Под действием разностного сигнала на выходе релейного элемента 8 устанавливается

напряжение высокого уровня, которое после усиления отпирает транзистор 12 управляемого ключа 11. При этом дроссель 5 оказывается подключенным непосредственно к входному напряжению, входной ток преобразователя нарастает, в магнитном поле дросселя накапливается энергия. При достижении значений входного тока заданной величины релейный элемент перебрасывается в другое устойчивое состояние и на его выходе устанавливается напряжение низкого уровня, вызывающее запирание транзистора 12. При этом дроссель 5 отключается от сети и разряжается через основной диод 1 на накопительный конденсатор 2, подзаряжая последний. Входной ток преобразователя уменьшается, вызывая уменьшение величины разностного сигнала, в результате снова включается силовой транзистор 12 и процессы в схеме повторяются. Аналогично преобразователь работает на интервале отрицательного полупериода входного напряжения.

В результате воздействия импульсной последовательности с выхода релейного элемента 8 на силовые транзисторы 12 управляемого ключа 11 формируется входной ток преобразователя. При этом форма входного тока практически повторяет форму предлагаемого синусоидального входного напряжения, -причем пульсации входного тока тем меньше, чем выше коэффициент усиления узла 6 сравнения и чем меньше гистерезис передаточной характеристики релейного элемента. Искажения входного тока в областях нулевых значений неизбежны и вызываются конечной скоростью изменения тока дросселя при малых значениях входного напряжения, что вызывает отставание входного тока от прилагаемого напряжения. Уменьшение искажения входного тока в областях нулевых значений достигается за счет уменьшения величины индуктивности входного дросселя.

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержаш,ий управляемый ключ переменного тока, подсоединенный первым выводом к точке соединения анода и катода первого и второго диода, а вторым выводом - к точке соединения первых обкладок двух конденсаторов, .вторые обкладки которых подключены соответственно к катоду и аноду первого и второго диодов и к соответствующему выходному выводу, узел сравнения, первый вход которого соединен через делитель напряжения с выходными выводами, а второй вход - с выходом датчика тока, импульсный модулятор, выход которого через усилитель мощности соединен с входом управляемого ключа переменного тока, и пороговый элемент, причем первый входной вывод через дроссель связан с точкой соединения первого и второго диода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, управляемый ключ переменного тока выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости и третьем и четвертом диодах, причем базы и эмиттеры обоих транзисторов объединены и подключены соответственно к входу и второму выводу управляемого ключа переменного тока, а коллекторы через третий и четвертый диоды соответственно соединены с первым выводом управляемого ключа переменного тока, импульсный модулятор выполнен на основе снабженного входом смешения релейного элемента с гистерезисом, причем выход узла сравнения соединен с входом релейного элемента, а выход порогового элемента - с входом смещения релейного элемента, выход которого является выходом импульсного модулятора, при этом вход порогового эле.мента подключен к первому входному выводу, а датчик тока включен между вторым входным выводом и точкой соединения конденсаторов, подключенной к общей шине.

Изобретение относится к вторичным источника.м питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности. Цель достигается тем, что управляемый ключ выполнен на дву.х параллельно соединенных транзисторах 12.1 и 12.2 разного типа проводи.мости. Это позволило выполнить импульсный модулятор в виде релейного элемента 8 с гистерезисом, а также объединить общую шину схемы управления с общим проводом питающей сети. В результате отпала необходимость применения гальванической развязки, а также снизился уровень помех, проникавших на вход управления и вызывавших аварийные режимы. 1 ил. о (Л с оо со со ел О5