Регулируемый преобразователь напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/338 

СЛ

-«-/У

со

QO

4

СО О5 О5

f/ ff f/fOCt/)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Преобразователь напряжения содержит мос.товой инвертор на транзисторах 1-4, трансформатор 5 на Ш-образном сердечнике, усилители обратной связи по току 8 и напряжению 9, широтно-импульс- ный модулятор 7, мостовой выпрямитель 12, КС-цепь 14, 15 и датчик 10 тока. Выполнение датчика 10 в виде плоской катушки, расположение его над средним стержнем магнитопровода трансформатора и подключение через RC- цепь 14, 15 к входу широтно-импульс- ного модулятора 7 обеспечивает устранение одностороннего подмагничивания трансформатора на Ш-образном сердечнике. Одновременно достигается упрощение устройства. 3 ил.

Ц)иг.1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в устройствах, реализующих ши ротно-импульсную модуляцию с двухтактным преобразованием, в том числе в источниках питания с бестрансформаторным входом.

Целью изобретения является упроще ние устройства при обеспечении устранения одностороннего подмагничивания трансформатора на Ш-образном сердечнике ,

На фиг,1 изображена электрическая схема регулируемого преобразователя напряжения; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы (а - напряжение в диагонйли инвертора (на первичной обмотке трансформатора 5) при подмагничивании, виден завал фронта за счет возрастания ток коллектора и выхода транзистора из насыщения; b - ток в первичной обмотке трансформатора при подмагни- чивании; с - напряжение на датчике тока при подмагничивании; d - напряжение на нагрузке, пульсация соответствует частоте преобразования; U, Un - соответственно среднее и мгно- венное значения напряжения на нагрузке; 2е, 2f, 2g - соответственно напряжение в диагонали инвертора, ток В первичной обмотке трансформатора, напряжение на датчике тока в режиме компенсации); на фиг.З - пути потоков ф , ф,, в трансформаторе преобразователя.

Устройство содержит мостовой ин- вертор на транзисторах 1-4, силовой трансформатор 5 на Ш-образном сердечнике, первичной обмоткой включенный в диагональ мостового инвертора, а вторичной - к выпрямителю с фильтром

6 и нагрузкой. К входу широтно-импуль-д нал с усилителя обратной связи, возсного модулятора (ШИМ) 7 согласующего устройства подключены объединенные выходы усилителей обратной связи по току 8 и напряжению 9, а выходные цепи согласующего устройства 7 подсоединены соответственно к входам транзисторов 3 и 4 мостового инвертора. Датчик 10 тока, выполненный в виде плоской катушки, расположен над (под) средним стержнем магнитопровода трансформатора 5. Параллельно датчику в диагональ мостового выпрямителя включен согласующий резистор 11, а параллельно выходу мостового выпрямителя

50

55

действующий на ШИМ, складьшается с сигналом с датчика, обеспечивая зф- фект компенсации, в интервале () UpXUj, и сигнал с усилителя обратной связи вычитается из сигнала с датчика. Тем самым воздействие сигнала датчика на модулятор исключается и ширина смежного полупериода не меняется. В результате отпадает необходимость схемотехнически исключать информацию с датчика в интервалах (tp-t) и ( t4) и тем самым радикально упрощается схема. Поскольку диодный мост (12) детектирует сигьи-е а13943662

12 (диодного моста) включены резисг- тор 13 и RC-цепочка 14 и 15, общий вывод к-оторой через согласующий резистор 16 подключен к входу ШИМ 7,

Как видно на фиг.З, основной поток ф, , определяемый током намагничивания, протекает по магнитопрово0

Q потока

5 5 о

п

5

ду с малым сопротивлением R, часть

в области среднего стержня Ф выходит из магнитопровода и протекает по воздуху с большим магнитным сопротивлением. Этот поток и проходит через датчик, выполненный в виде плоского кольца. При увеличении тока подмагничивания увеличивается также его производная di/dt, а также ф, d 2/dt и напряжение на выходе датчика (фиг.2с, интервал ,). Датчик не вносит нелинейных искажений, его сигнал пропорционален произворной тока намагничивания, поскольку сопротивление воздуха магнитному потоку не меняется.

В интервале () первичная обмотка замыкается накоротко парой транзисторов Т,,Тj (или Т,, Т) к ток в ней за счет индуктивности уменьшается незначительно, изменение потока при этом также незначительно и сигнал на датчике тока невелик. В момент t. наступает второй полупериод, первичная обмотка замыкается на источник Е парой транзисторов Т, и Т, (или-Та и Tj), происходит резкое изменение потока, .сердечник выходит из насьш5ения, R уменьшается и на датчике появляется выброс напряжения противоположной полярности. Напряжение датчика выпрямляется (12), интегрируется цепочкой (14, 15) и через согласующий резистор прикладывается на вход ШИМ (7). В интервале времени (t-,- t) Uf,7Uo, а следовательно, сигнал с усилителя обратной связи, воз

действующий на ШИМ, складьшается с сигналом с датчика, обеспечивая зф- фект компенсации, в интервале () UpXUj, и сигнал с усилителя обратной связи вычитается из сигнала с датчика. Тем самым воздействие сигнала датчика на модулятор исключается и ширина смежного полупериода не меняется. В результате отпадает необходимость схемотехнически исключать информацию с датчика в интервалах (tp-t) и ( t4) и тем самым радикально упрощается схема. Поскольку диодный мост (12) детектирует сигнал, необходимость фазировки датчика относительно трансформатора отпадает

Схема является универсальной, так как вводя в ШИМ корректирующий (симметрирующий) сигнал, она не накладывает ограничений на схему управления инвертором (не меняется режим транзисторов при коммутации, гальваническая развязка, высокоом- ный выход, отсутствие вспомогательного питания и т.д.) и может вводиться в ранее разработанные схемы преобразователей как дополнительный узел без какой-либо их модернизации.

При этом при обеспечении устранения одностороннего подмагничивания трансформатора на Ш-образном сердечнике достигается упрощение устройства.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь нап- 25 ряжения, содержащий мостовой инвертор на транзисторах, трансформатор

и

на Ш-образком сердечнике, первичная обмотка которого включена в диагонал инвертора, а вторичная обмотка подключена к выходу преобразователя, усилители обратной связи по току и напряжению, выходы которых соединены и вместе с RC-цепочкой ,и согласующим резистором подключены к входу широт- но-импульсного модулятора, выходы которого подключены к соответствующим вkoдaм транзисторов инвертора,и датчик тока, отличающийся тем, ,что, с целью упрощения преобразователя при обеспечении устранения одностороннего подмагничивания трансформатора на ПЬобразном сердечнике, датчик тока выполнен в виде плоской катушки, прикрепленной снаружи к маг- нитопроводу так, что ее ось и ось среднего керна магнитопровода совпадают, выход датчика тока с параллельно включенным первым согласукицим резистором через мостовой выпрямитель с параллельно включенным вторым согласующим резистором подключен к входу КС-цепочки.

IP k {, Т

Ч Г

фиг. г

. t

а Ч/

Г:7/ ч I

-..

Фг

. г

-о 9фиг.