Многоканальный стабилизированный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 

1 5

«ТО

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания и может быть использовано в многоканальных источниках питания.

Цель изобретения - уменьшение гя- баритов и массы преобразователя за счет уменьшения диапазона изменения его рабочей частоты.

На фиг. 1 приведена з.лектричес- кая схема устройства, на фиг, 2 - диаграммы токов и напряжений на его элементах..

Многоканальньш стабилизированный преобразователь содержит входные выводы 1 и 2, между которыми в последовательной цепи включены транзистор Hbrii ключ 3 и первая обмотка 4 трансформатора 5, вторая обмотка 6 которого чере з первый вьшрямитель 7 и первьй фильтр 8 подключена к выходным выводам 9 и 10 первого канала, третья обмотка 11 трансформатора 5 через первую обмотку 12 дросселя 13, второй выпрямитель 14 и второй фильт 15 подключена к выходным вьшодам 16, 17 второго канала.. Схема управления 18 включает согласующий каскад 19,, вь ходом соединенньш с управляющим входом транзисторного ключа 3, а входом подключенный к первому выходу задающего генератора 20 и к выходу первого. блока обратной связи 21, первьй вход ко-торого соединен с выходным выводом 9 первого канала, второй вход подключен к первому выходу источника опорного напряжения 22 и второму выходу задающего генератора 20, второй блок обратной связи 23, первым входом соединенный с выходным выводом 16 второго канала, вторым входом подключенный к второму выходу источника опорного напряжения 22, а выходом соединенный со входом регулирований частоты задающего генератора 20, при этом дроссель 13 имеет вторую обмотку 24, которая через диод 25 подключена к выходным вьшодам 9 и 10 первого канала.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 20 формирует на своем первом выходе импульсы нап- ряжения, скважность которых соответствует минимально допустимой скважности работы транзисторного ключа 3. Эти импульсы поступают на вход сог0

5

0

0

ласующего каскада 19, где суь{мируют- ся с выходным сигналом первого блока обратной связи 21. Первый блок обратной связи 21 осуществляет сравнение выходного напряжения первого канала с напряжением на своем втором входе, которое представляет собой сумму постоянного напряжения источника опорного напряжения 22 и пилообразного напряжения со второго выхода задающего генератора 20, и формирует прямоугольные импульсы, скважность которых обеспечивает стабили зацию напряжения на выходе первого канала. Указанные импульсы усиливаются согласующим каскадом .19 и пос-:, тупают на управляющий вывод транзисторного ключа 3, в результате чего на второй 6 и третьей 11 обмотках трансформатора 5 формируются импульсы напряжения, форма которых показа- на на диаграмме 26 (фиг. 2). При .этом, соотношение между длительное- . 5 тью периода Т и длительностью t открытого состояния транзисторного ключа 3 задается первым блоком обратной связи 21, Форма напряжения, поступающего на вход первого фильтра 8 после первого выпрямителя 7, показана на диаграмме 27,Импульсы напряжения, пocтyпaJoщиe на вход второго фильтра 15 после второго выпрямителя 14, имеют длительность 12 (диаграмма 28), которая меньше длительности импульса напряжения t , на обмотке 11 на постоянную величину &1 , определяемую временем, необходимым для насыщения сердечника дросселя 13 по цепи его первой обмотки 12. Второй блок обратной связи 23 осуществляет сравнение выходного напряжения второго канала с постоянным напряжением на втором выходе источника опорного напряжения 22 и путем воздействия на вход регулирования частоты задающего генератора 20 изменяет его частоту таким образом, чтобы обеспечить стабилизацию на выходе второго канала.

Форма напряжения на первой обмотке 12 дросселя 13 показана на диаграмме 29. Энергия, запасаемая в сердечнике дросселя 13 в течение времени йГ затем выводится в интервале выключенного состояния транзисторного ключа 3 на выход первого канала через вторую обмотку 24 дросселя 13 и диод 25, форма тока в котором приве5

0

5

0

5

3

дена на эпюре 30. Величина энергии, накапливаемой в дросселе 13 в каждый период работы преобразователя, постоянна и определяется параметрам дросселя 13, следовательно мощность поступающая на выход первого канала со второй обмотки 12 дросселя 13 прямо пропорциональна частоте работ преобразователя.

Рассмотрим два возможных случая отклонения работы преобразователя от режима номинальных нагрузок.

В первом случае в момент времени

С- (диаграмма 27) приводит к уменьшению скважности импульсов на входе второго фильтра 15 (диаграмма 28) за счет увеличения отношения интервала д к уменьшающейся длительности импульса Т , и стабилизации напряжения на выходе второго канала. В свс-ю очередь, увеличение частоты работы преобразователя приводит к увеличению мощности, передаваемой на выход первого канала от второй обмотки дросселя 13. Возрастающее при этом напряжение на выходе первого канала

Изобретение относится к элект- poTBXHHKes в частности к вторичным источникам питания, и может быть использовано в многоканальных источниках питания. ЦелБ изобретения - уменьшение габаритов и массы преобразователя за счет уменьшения диапазона изменения его рабочей частоты. Преобразователь содержит транзисторньш ключ 3, трансформатор 5 с обмотками 4, 6 и 11, дроссель 13. Схема управления 18 вктаочает согласую дий каскад 19, блок обратной связи 21 и источник опорного напряжения 22. Введение дополнительной обмотки 24 дросселя 13 и диода 25 позволяет передать на выход первого кана:1а дополнительную мощность, в еличина которой прямо пропорциональначастоте, в то время как величина мощности, поступающая на выход второго канала, обратно пропорциональна частоте. При изменении тока нагрузки стабипи- зация напряжения в первом канале осзлцествляется за счет изменений скважности и частоты, ч то позволяет стабилизировать напряжение во втором канале при меньшем диапазоне изменения частоты работы преобразователя , 2 ил. S (Л

t происходит уменьшение тока нагруз- воздействует на первый блок обратной

ки первого канала при сохранении номинальной нагрузки во втором канале. При этом, возрастающее напряжение на выходе первого канала воздействует на первьй блок обратной связи 21, который уменьшает длительность импульса , открытого состояния транзисторного ключа 3 (диаграмма 27).

В результате уменьшается длительность

/V

импульсов напряжения , поступающих на вход второго фильтра 15 (диаграмма 28), и выходное напряжение второго канала. Реагирующий на это изменение второй блок обратной связи 23 уменьшает частоту задающего ратора 20, увеличивает длительность импульса и период настолько, чтобы сохранить прежнюю скважность импульсов на входе второго фильтра 15. Это достигается за счет того, что при уменьшении частоты уменьшается отношение интервала л к возрастающей длительности всего импульса L J. В свою очередь, уменьшение частоты работы преобразователя приводит к уменьшению мощности, передаваемой на выход первого канала от второй обмотки дросселя 13, что позволяет первому блоку обратной связи 21 увеличить длительность импульса t , а второму блоку обратной связи 23 соответственно уменьшить отклонение частоты от номинальной.

Во втором случае в момент времен« t rt происходит уменьшение тока нагрузки второго канала при сохранении номинальной нагрузки в первом канале. При этом, возрастающее напряжение на выходе второго канала воздействует на второй блок обратной связи 23, который увеличивает частоту задакяцего генератора 20. Происходящее при этом уменьшение периода Т, и одновременно длительности импульса

20

25

30

35

40

45

50

55

связи 21, которьй уменьшает скважность импульсов (и длительность импульса ) , что позволяет второму блоку обратной связи 23 уменьшить отклонение частоты от номинально.

Таким образом, уменьшение габаритов и массы устройства, экономия меди и магнитных материалов достигается за счет того, что при уменьшении диапазона .изменения частоты работы преобразователя может быть-повьш1ена нижняя граница этого диапазона. При широком же диапазоне изменения частоты ее увеличение ограничено частотными свойствами переключающих элементов (особенно для высоковольтных транзисторов) и уменьшением КГЩ,

Кроме того, при отсутствии второй обмотки энергия, накапливаемая в сердечнике дросселя, рекуперируется в питающий источник через третью обмотку трансформатора, первую его обмотку и силовую цепь транзисторного ключа, что ухудшает траекторию его выключения, увеличивая выд еляемую в нем мощность. Передача энергии дросселя непосредственно на выход первого канала более предпочтительна как с точки зрения КПД, так и для повьшхения надежности транзисторного ключа.

Формула изобретения

Многоканальньй стабилизированный преобразователь, содержащий по меньшей мере один транзисторнь м ключ, тpaнcфopмatop, первая обмотка которого включена последовательно с силовой цепью транзисторного ключа и подключена к входным выводам преобразователя, вторая обмотка через первый выпрямитель и первый фильтр подключена к выходным выводам первого

воздействует на первый блок обратной

связи 21, которьй уменьшает скважность импульсов (и длительность импульса ) , что позволяет второму блоку обратной связи 23 уменьшить отклонение частоты от номинально.

Таким образом, уменьшение габаритов и массы устройства, экономия меди и магнитных материалов достигается за счет того, что при уменьшении диапазона .изменения частоты работы преобразователя может быть-повьш1ена нижняя граница этого диапазона. При широком же диапазоне изменения частоты ее увеличение ограничено частотными свойствами переключающих элементов (особенно для высоковольтных транзисторов) и уменьшением КГЩ,

Кроме того, при отсутствии второй обмотки энергия, накапливаемая в сер дечнике дросселя, рекуперируется в питающий источник через третью обмотку трансформатора, первую его обмот ку и силовую цепь транзисторного ключа, что ухудшает траекторию его выключения, увеличивая выд еляемую в нем мощность. Передача энергии дросселя непосредственно на выход первого канала более предпочтительна как с точки зрения КПД, так и для повьшхения надежности транзисторного ключа.

Формула изобретения

Многоканальньй стабилизированный преобразователь, содержащий по меньшей мере один транзисторнь м ключ, тpaнcфopмatop, первая обмотка которого включена последовательно с силовой цепью транзисторного ключа и подключена к входным выводам преобразователя, вторая обмотка через первый выпрямитель и первый фильтр подключена к выходным выводам первого

канала, третья обмотка через первую обмотку дросселя, второй выпрямитель и второй фильтр подключена к выход- вьшодам второго канала и схему управления, включающую согласующий каскад, выходом соединенный с управляющим входом транзисторного ключа, а входом подключенньй к первому выходу задающего генератора и к выходу первого блока обратной связи, первый вход которого соединен с выходным вьтодом первого канала, второй вход подключён к первому выходу источника опорного напряжения и второму выходу

7/TZ

ti

i

т,

Г,

28

9

30

k

LU

Редактор И.Сегляник

fe.2

Составитель Н.Цишевская

Техред Л. Олийнык Корректор А. Зимоь осов

задающего генератора, второй блок обратной связи, первым входом соединенный с выходным выводом второго канала,- вторым входом подключенный к второму выходу источника опорного напряжения, а выходом соединенный с входом задающего генератора, о т л и чающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов за счет уменьщения диапазона изменения частоты преобразователя, введена вторая обмотка дросселя, которая через введенн ый диод соединена с вьпсод- ными выводами первого канала.

Тз

J

г

6

2 Т

п

1

LU