Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M7/538 

4

00

изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и элeкtpbпpивoдa для преобразования

постоянного напряжения.

Цель изобретения - повышение КПД и. расширение диапазона скорости нарастания питающего напряжения при пуске,

На фиг, 1 показана принципиальная схема предлагаемого преобразователяj на фиг, 2 - схема емкостного накопителя.

Преобразователь постоянного на- пряжения (фиг, 1) содержит усилитель 1 мощности, образованный преобразовательными ячейками 2Л-2,п, Преобразовательная ячейка выполнена на силовых транзисторах 3,1-3,4, соединенных по мостовой схеме. Управление транзисторами осуществляется через ки 4,1-4,4 управляющего трансформатора 5, первичная обмотка 4,-5 которого подключена к выходам б и 7 блока 8 управления. По питанию ячейки 2,1- 2,п включены последовательно и сое- динены с входными выводами 9и10преобразователя. Последовательно .с ячейками может быть включен токоограни- чивающий дроссель, п унтированный обратным ..диод ом (на фиг, 1 показано пунктиром),

Выход каждой из ячеек 2,1-2,п соединен соответственно с первичными 06мотками 11,1-11,п выходного трансформатора 12, Обмотка 13 трансформатора предназначена для подключения нагрузки. Дополнительная обмотка 14 через выпрямитель 15 соединена с выводами 16 и 1.7 для питания блока 8 управления. При этом вывод 16 подключен к входному вьшоду 9 преобразователя, а вывод 17 через силовую цепь ключевого элемента 18 соединен со средней точкой пусковой последовательной RC- цепир образованной зарядным резисто- pO{d 19 и емкостным накопителем 20, Параллельно емкостному накопителю 20 включена последовательная цепочка, состоящая из стабилитрона 21 и резис- тивного датчика 22 тока. Между точкой соединения датчика 22 тока с емкостным накопителем 20 и входным выводом 9 преобразователя включена цепь питания (выводы 23 и 24) RC-генера- тора -25 коротких импульсов,, зашунти- рованного стабилитроном 26, Выход 27 и вьгеод 24 питания КС-генератора 25 соединен с цепью управления ключевог элемента 18, Параллельно датчику 22 тока подсоединены вьшоды цепи управления порогового элемента 28, вькод которого подключен к входу 29 синхронизации RC-генератора 25, Пороговый элемент 28 выполнен на стабилитроне, 30 и транзисторе 31, Стабилитрон 30 и база транзистора 31 образуют вход, а коллектор транзистора 31 - выход порогового элемента 28, RC-генератор 25 содержит резисторы 32 и 33, конденсатор 34 и однопереходной транзистор 35, Резистор 32 соединен.с входом 29 синхронизации, точка соединения резистора 33 с первой базой транзистора 35 соединена с выходным вьшодом 27 RC-генератора,. Выводы 23 и 24 цепи питания RC-генератора соединены соответственно с второй базой транзистора 35 и с общей точкой резистора 33 и конденсатора 34,

Ключевой элемент 18 выпол.нен на транзисторе 36 и тиристорной опто- паре 37, Коллекторно-эмиттерный пере- ;ход транзистора 36 образует силовую цепь ключевого элемента, а оветодиод оптопары 37 - входную цепь.

Блок 8 управления может быть выполнен по любой известной схеме, вырабатывающей на выходах 6 и 7 переменное напряжение прямоугольной формы

Емкостный накопитель. 20 (фиг, 2) содержит конденса.торы 38,1-38,3, соединенные поочередно-последовательно с ;зарядными диодами 39,1 и 39,2, Одноименные обкладки конденсаторов 38,1- 38,3 объединены через разрядные диоды 40,1, 40,2 и 41,1, 41,2, При использовании такого накопителя в преобразователе постоянного напряжения конденсатор 38,1 соединяется с зарядным резистором 19, конденсатор 38,3 - с датчиком 22 тока, общая точка диодов 40,1 и 40,2 - с выходным вьгаодом 9 преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

При появлении возрастающего напряжения на входных вьшодах 9 и 10 преобразователя через резистор 19 происходит заряд емкостного накопителя 20 по цепи 10-19-20-23-35-33-24-9. После заряда накопителя 20 до напряжения стабилизации стабилитрона 21 напряжение накопителя ограничивается на этом уровне, а ток начинает протекать по цепи 10-19-21-22-23-35-3324-9, минуя накопитель 20, при этом для питания используется RC-генерато- :.ра 25. Напряжение на его выводах 23 И 24 ограничивается стабилитроном 26.

По мере увеличения напряжения на входньк выводах 9 и 10 пропорционально возрастает падение напряжения на датчике 22 тока. Когда оно несколько превысит напряжение стабилизации ста- билитрона 30, транзистор 31 открывается, на вход 29 синх ронизации поступает напряжение, вызывающее срабатывание RC-генератора 25. По выходному импульсу RC-генератора 25 включается ключевой элемент 18. При этом блок 8 управления получает питание от заряженного емкостного накопителя 20. Ток питания блока .8 управления замыкается по цепи: 20-36-17-16-26-20. В результате происходит возбуждение блока 8 управления, С -выходов 6 и 7 блока 8 управления лапряжение управления поступает на обмотки 4.1-4.5 трансформатора 5 управления, вызывая возбуждение преобразовательных ячеек 2.1-2.П. Вследствии этого на об-. мотках выходного трансформатора 12 Появляется переменное напряжение. Напряжение дополнительной обмотки

14 выпрямляется вьтрямителем 15 и ис- п ользуется для питания блока 8 управления .

При дальнейшем увеличении питающего напряжения . от пускового зн.аче- ния до рабочего в такой же пропорции возрастает напряжение на обмотках выходного трансформатора 12, а также на вькоде выпрямителя 15. В процессе работы преобразователя ключевой элемент 18 находится в открытом сос тоянии, так как через него протекает ток за- рядного резистора 19.

В процессе заряда конденсаторы . 38.1-38.3 емкостного накопителя 20 через диоды 39.1 и 39.2 соединяются последовательно, а при разряде - параллельно через разрядные диоды 40.1, 40.2 и 41.1, 41.2. Последовательно- параллельное переключение конденсато- ров 38.1-38.3 позволяет уменьшить в m раз зарядный ток накопителя, где тп - число конденсаторов, а также в m раз снизить перегрузку по напряже- 1ию питания блока 8 управления.

В предлагаемомпр-еобразователе по- цесс пуска происходит при увеличении питающего напряжения до пускового значения J заданного выбором сопротивления датчика 22 тока и напряжения стабилитрона 30.

Запуск на пониженном напряжении существенно повышает надежность пускового режима, особенно эффективно при высоковольтной цепи питания.

В предлагаемом преобразователе в отличие от прототипа величина пусковго напряжения не зависит от скорости нарастания питающего напряжения, поэтому для питания преобразователя мо -гут быть использованы источники с нестабилизированной скоростью нарастания напряжения, в том числе источники с ручной установкой выходного напряжения.

Формула изобретения

, Преобразователь постоянного напряжения, содержа1щ-1й усилитель мощности с выходным трансформатором, дополни- тельная обмотка которого через выпрямитель соединена с питающими вьшода- ми блока управления, один из которых подключен к первому входному выводу преобразователя, а другой - через ключевой элемент соединен со средней точкой пусковой последовательной RC- цепи, образованной емкостным накопителем и зарядным резистором, вывод которого соединен с вторым входным выводом преобразователя, а также RC-генератор коротких импульсов, выход которого соединен с цепью управления ключeвы элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения диапазона скорости нарастания питающего напряжения при пуске, в него введены первый стабилитрон, резистивный датчик тока, пороговый элемент и второй стабилитрон причем первый стабилитрон и датчик тока соединены последователь- но и подключены параллельно емкостному накопителю, цепь управления порогового элемента подключена параллельно датчику тока, а RC-генератор коротких импульсов снабжен входом синхронизации, соединенным с выходом порогового элемента, и включен по цепи питания параллельно с вторым стабилитроном между первым входным выводом преобразователя и точкой соединения резистивного датчика тока с емкостным накопителем.

Ъв.1

fi0.1

f-W- j

ЛДг

P й/

v

T

:ЗДЗ

Изобретение относится к электротехнике Цель изобретения - повьше- ние КПД. Преобразователь содержит силовой усилитель мощности 1 с выходным трансформатором 12 и вьшрямите- лем, блок управления 8, ключевой элемент 18, пусковую КС-цепь, конденсатор 20 которой зашунтирован первым стабилитроном 21 и резистивным датчи- ком тока 22, пороговый элемент 28 и RC-генератор коротких импульсов 25, зашунтированный вторым стабилитроном 26. Преобразователь рассчитан на запуск при пониженном напряжении в процессе плавного возрастания питающего напряжения от нуля до рабочего значения При появлении питающего на- пряжения происходит заряд конденсатора 20 до напряжения, заданного первым стабилитроном 21 . Цосле увеличения питающего напряжения до пускового уровня напряжение с резистивного датчика тока 22 через пороговый элемент 28 поступает на вход синхронизации RC-генератора коротких импульсов 25, вызывая его срабатьшание. По импуЛь- су этого генератора включается ключевой элемент 18, через который заряженный конденсатор 20 соединяется с питающим входом блока управления 8. После возбуждения преобразователя питание блока управления 8 рсуществля- , ется через вьтрямитель 15 от дополнительной обмотки 14 выходного транс- ; форматора 12. 2 ил.; сл

Фие.2