Понижающий конвертор Советский патент 1988 года по МПК H02M3/07 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве бестрансформаторного, низковольтного источника питания полупроводниковой радиоэлектронной аппаратуре.

Цель изобретения - повьшение КПД. На фиг,.1 представлена принципи- :.альная схема конвертора; на фиг. 2 - |даны временные диаграммы управляющих j импульсов и формирования выходного I напряжения конвертора, I Понижающий конвертор содержит по крайней мере три конденсаторно-диод- ньге цепочки с конденсаторами 1,2, 3 и разрядными диодами 4, 5,6, соединенные друг с другом диодами 6, 7 разрядные тиристоры 8, 9, 10, соеди- HeHHbie катодами с положительной выходной шиной (выходным выводом) конвертора через встречно включенные обмотки импульсных трансформаторов 11, 12, 13, зарядный тиристор 14; Коммутационные тиристор 15 и конденсатор 16; блок 17 управления тиристорами и сглаживающие конденсаторы I8 и 19, подключенные соответственно к выходным клеммам выпрямительного моста, питающего конвертор, и к выходным клеммам (вьшодам) конвертора,

На фиг. 2 приняты следующие обозна чения:

Ujj; И Ujy - входное напряжение заряда конденсаторов и выходное напряжение разряда конден саторов;

управляющее напряжение на тиристорах Т (ивдексы сО ;ответствуют номерам тиристоров по фиг. 1); A,B,C,D,E-- импульсы управления.

Устройство работает следующим об разом.

I

В установившемся режиме в течение

времени t, открытого состояния тиристоров 14 и 15 происходит последовательный заряд батареи конденсаторов 1,2, 3 током первичного источника выпрямленного высокого напряжения до значения, обозначенного t (фиго2).

Заряд конденсаторов идет по кривой 20-21 (фиг 2), в то время как между анодом тиристора 14 и отрицательной выходной шиной конвертора (фиг. I) приложено напряжение, изменяющееся по отрезку синусоиды 22-23 (фиг. 2). В точке 23 напряжение, приложенное к

и,

упр

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

последовательно соединенным тиристорам 14 и 15, меняет знак и они запираются обратно приложенным напряжением..;

По истечении времени задержки t, необходимого для устранения влияния конечного времени запирания тиристоров 14 и 15 на степень электрической развязки входа и выхода конвертора, подается отпирающий импульс А (фиг,2) на управляющий электрод разрядного тиристора 10 (фиг. 1). Происходит разряд конденсатора 3 на нагрузку в течение времени t по кривой 24-25. При включении импульсом .В разрядного тиристора 9 происходит запирание тиристора 10 обратным напряжением, индуцируемым через импульсный трансформатор 13 разрядным током конденсатора 2, Одновременно конденсатор 2 разряжается на нагрузку в течение времени t по кривой 26-27. Аналогично протекают процессы по кривой 28-29 в течение времени tj при отпирании тиристора 8 импульсом С. Цикл конденсаторов 1-3 заканчивается с приходом отпирающего импульса D на управляющий электрод зарядного тиристора 14.

Так как тиристор 15 еще закрыт, происходит заряд последовательно соединенного с рабочими конденсаторами 1-3 коммутационного конденсатора 16, емкость которого значительно меньше емкости рабочих конденсаторов, практически до мгновенного напряжения Ц питайия конвертора

Рабочие конденсаторы зарядятся до напряжения, определяемого точкой 30 на фиг, 2. Ток заряда коммутационного конденсатора 16 И1здуцируют через им- пульсньш трансформатор 11 обратное напряжение, запирающее тиристор 8 в течение времени t. По истечении времени задержки t , необходимого для устранения влияния конечного времени запирания тиристора 8 на степень электрической развязки входа и выхода конвертора, подается отпирающий импульс Е на управляющий электрод коммутационного тиристора 15, через который конденсатор 16 разряжается на конденсатор 1 до начального напряжения заряда конденсаторов 1-3. Повторяется последовательный заряд батареи конденсаторов током первичного источника высокого напряжения через последовательно соединенные тиристоры 14 и 15.

Коэффициент деления конвертора равен числу набранных ячеек и ограничен только рабочей частотой тиристоров.

Блок управления тиристорами 7 представляет собой генератор управляющих импульсов регулируемой частоты и функционально состоит из собственно генератора задающей частоты, счет чика N импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом генератора а выходы - с дешифратором типа 1 и N для раздачи управляющих импульсов каждому из N тиристоров конвертора через регулируемые цепи задержки и усилители мощности,

Повьшение 1ШД обусловлено темjчто тиристоры управляются короткими им- пульсами, при этом уменьшены потери на их управление.

Формула изобретения

Понижающий конвертор, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки,, по меньшей.мере три цепочки, каждая из которых, кроме последней, состоит из последовательно соединенных разрядного управляемого ключа, конденсатора и разрядного диода, а последняя включает последовательно соединенные разрядный управляемьй ключ и конден- сатор, два зарядных.диода, соединяющих разноименные вьшоды конденсаторов .соответствующих смежных цепочек, зарядный управляемый ключ, одним выводом подключенный к входному вьгаоду и выходной конденсатор, включенный между выходным и общим выводами, причем свободные выводы диодов указанны цепочек и конденсатора последней це

о 5

,,

5

0

3

0

по - ки соединены с общим выводом о т- ли чающийся тем, что, с целью повышения КПД, в качестве разрядных ключей использованы последовательно переключаемые с помощью системы . управления тиристоры и дополнительно введены три двухобмоточньпс импульсных трансформатора, коь мутирующий конденсатор и до полнит ел тиристор, катодом подключенный к общей точке соединения конденсатора и разрядного тиристора первой цепочки, а анодом соединенный через первую обмотку первого импульсного трансформатора, включенную в обратном направлении по отношению к второй обмотке этого трансформатора с катодом зарядного тиристора, используемого в качестве указа - ного зарядного ключа, причем коммутирующий конденсатор включен между анодом дополнительного тиристора и общей точкой соединения конденсатора и разрядного диода первой цепочки, катод разрядного тиристора первой ц епочки соединен с выходным выводом через цепь из последовательно-встречно соединенных второй обмотки первого импульсного трансформатора и первой обмотки второго импульсного трансформатора, включенной в обратном направлении по отношению к второй обмотке этого же Трансформатора, катод разрядного тиристора второй цепочки соединен с выходным вьшодом через цепь из последовательно-встречно соединенных первой обмотки третьего импульсного трансформатора и второй обмотки второго импульсного трансформатора, а катод разрядного тиристора третьей цепочки соединен с выходным выводом через вторую обмотку третьего импульсного трансформатора, включенную в обратном направлении по отношениюк первой йб- мотке, этого же трансформатора.

usxfjopffff) гз

Составитель Л.УстинкинаФц§,

Редактор Ю.Петрушко Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3711Тираж 665Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Изобретение относится к области электротехники и может- быть использовано г качестве бестрансформаторного низковольтного источника питания. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство содержит по меньшей мере три цепочки из разрядных тиристоро:в 8, 9, 10, конденсаторов 1, 2, 3 и разрядных диодов 4, 5 соединенных через три импульсных двухобмоточных трансформатора 11-13 по схеме деления напряжения. Диоды 6, 7 включены между разноименными обкладками соответствующих конденсаторов. Зарядный ключ образован тиристорами 14, 15, , соединенными .через первую обмотку первого импульсного трансформатора 11. Коммутирующий конденсатор 16 включен параллельно цепи из тиристора 15 и конденсатора 1. Обмотки импульсных трансформаторов, через которые тиристоры 8-10 соединеиы с положительиым выходным выводом, связывают между собой в противофазе каждые две соседние разрядные цепочки. Использование в качестве зарядных я разрядных клю°- чей тиристоров в сочетании с предложенной схемой снижает потери на управление тиристорами за счет формиг. рования коротких импульсов ynpai e- ния. 2 ил. о S