Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 G05F1/46 

блоком управления 31. Когда регули- ,рукнций транзистор 4 открыт, увеличи- Ьается ток в первичной обмотке 16 рансфор матора 13, намагничивая его р прямом направлении. Ток вторичной Ьбмотки 19, протекая также по допол- штельным обмоткам 26 и 30 трансфор- iiaTopoB 14 и 15, . намагничивает их. обратном направлении. При включе- йии регулирующего транзистора 4 происходит естественное размагничивание

трансформатора 13 через размагничивающую обмотку 22 и, рекуперационный диод 7. Введение цепей перекрестного принудительного, перемагничивания сердечников трансформаторов 13, 14, 15 позволяет увеличить число одно- taKTHbK ячеек и повысить уровень пре- дельн(к мощностей. Выход из строя любой ячейки не приводит к нарушению режима работы трансформаторов ис- правньк ячеек. 1 ил.

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания повышенной надежности и может быть использовано для питания мощной радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение уровня предельных мощностей и надежности за счет исключения лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах. Регулируюш г1е транзисторы 4, 5, 6 работают поочередно и управляются (Л

1

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания повышенной надежности и может быть использовано ля питания мощной радиоэлектронной |аппаратуры.

Цель изобретения - повышение уровня предельных мощностей и надежности стабилизатора за счет исключения Лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах.

На чертеже представлена схема ста- билизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор состоит из трех од- , нотактных преобразовательных ячеек, работаюп{их на общий DLC-фильтр 1-2-3.

Каж,цая из однотактных ячеек со- держит регулирующий транзистор 4(5,6) , рекуперационньм 7 (8,9) и выпрямительный 10 (11,12) диоды, силовой трансформатор 13 (14,15) с первичной 16 (17,18), вторичной 19 (20,2i), размагничивающей 22 (23,24), первой 25-(26,27) и второй 28 (29,30) до- полнительными обмотками. Стабилизатор имеет блок 31 управления.

Начало первичной обмотки 16 (17, 18) каждого силового трансформатора ТЗ (14. 15) соединено с положительным входным выводом стабилизатора и катодом рекуперационного диода 7 (8,9), Анод рекуперационного диода 7-(8,9) соединен с концом размагничивающей обмотки 22 (23, 24), начало которой подключено к эмиттеру регулирующего транзистора 4 (5,6) и минусовому входному выводу стабилизатора. ло вторичной обмотки 19 (20,21) силового трансформатора 13 (14,15) через анод-катод выпрямительного диода

lO (11,12) соединено с входом выходного DLC-фильтра 1-2-3, конец вторичной обмотки 19 (20,21) силового трансформатора 13 (14,15) через пер- вую дополнительную обмотку 26 (27,25) трансформатора 14 (15,13) и вторую дополнительную обмотку 30 (28,29) трансформатора 15 (13,14) соединен с общим выводом DLC-фильтра 1-2-3.

Дополнительные и вторичные обмотки

включены согласно. Вход блока 31 управления соединен с входными вывода- ми, а выходы - с соответствующими управляющими входами регулирующих транзисторов 4-6. .

, За счет введения цепей перекрестного принудительного перемагничивания сердечников силовых трансформато0 ров может быть увеличено число однотактных ячеек и, следовательно, можно повысить уровень предельньсс мощностей а за счет исключения возможности ла- винообразного нарастания неисправнос. ти в аварийньк режимах - повысить надежность стабилизатора постоянного напряжения.

.. ,

Стабилизатор постоянного напряже- 0 ния работает следующим образом.

Регулирующие транзисторы 4 - 6. работают поочередно и управляются широтно-модулированными импульсами напряжения, формируемыми блоком 31 5 управления в зависимости от рассогласования выходного и эталонного напряжений, сдвинутыми на треть периода коммутации устройства, и длитель- ностью не более 0,ЗЗТ, где Т - период коммутации.

Когда регулирующий транзистор 4 открыт, выпрямительный диод 10 проводит ток и энергия поступает через дроссель 2 DLC-фильтра 1-2-3- в нагрузку стабилизатора. При этом начинает увеличиваться намагничивающий . ток в первичной обмотке 16 силового трансформатора 13, намагничивая его в прямом направлении. Ток вторичной обмотйи 19 также протекает по допол- нитеЛьным обмоткам 26 и 30 трансформаторов 14 и 15, намагничивая их в обратном направлении. Когда регулирующий трансформатор 4 выключается, вьтрямительный диод 10 запирается и энергия, накопленная в дросселе 2 DLC-фильтра 1-2-3, передается в нагрузку стабилизатора.

Одновременно с этим намагничивающий ток сило-Бого трансформатора 13 начинает убьгаать, протекая через размагничивающую обмотку 22 и рекупера- ционный диод 7, т.е. происходит процесс естественного размагничивания трансформатора 13.

При включении регулирующего транзистора 5 начинает проводить диод 11 и энергия через дроссель 2 DLC-фильтпо первичной обмотке 18, а силовые трансформаторы 13 и 14 намагничиваются в противоположном направлении с за счет протекания тока по дополнительным обмоткам 25 и 29 и вторичной обмотке 21 трансформатора 15. Когда регулирующий транзистор 6 выключен, выпрямительный диод 12 закрыт

IQ и энергия, накопленная в дррсселе 2, через диод 1 DLC-фильтра 1-2-3 передается в нагрузку стабилизатора, поддерживая ток нагрузки стабилизатора постоянным. Одновременно с этим исходит процесс естественного размагничивания силового трансформатора 15 за счет протекания тока по его размагничивающей обмотке 24 и через ре- куперационный диод 9..

20 При подаче положительного импульса на базу регулирующего транзистора 4 все процессы повторяются.

Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе постоянного напряжения,

25 содержащим как минимум три однотакт- ные ячейки, сердечники каждого силового трансформатора перемагничивают- ся от -Bj до -fBj (Bj - индукция насыщения материала сердечника), за счет

ра 1-2-3 начинает поступать в нагруз- зо Рабочих токов соседних ячеек. ДоСтику стабилизатора. При этом силовой трансформатор 14 намагничивается в прямом направлении за счет протекания тока по первичной обмотке 17, а dи- овые трансформаторы 15 и 13 намагничиваются в противоположном за счет протекания тока по доцолнительным оЬмоткам 27 и 28 к вторичной обмотке 20 трансформатора 14. Когда регулирующий транзистор вьжлючен, выпрямительный диод 11 закрыт и энергия, накопленная в дросселе 2, через диод 1 DLC-фильтра 1-2-3- передается в нагрузку стабилизатора, поддерживая

35

40

жение такого магнитного режима сердечников силовых трансформаторов при большем числе однотактных ячеек позволяет увеличить выходную мощность стабилизатора как минимум в 1,5 раза. Кроме того, выход из строя любой од- нотактной ячейки не приведет к сколь- нибудь заметному нарушению режимов . работы трансформаторов исправных однотактных ячеек, так как цепи взаимного перемагничивания исправных ячеек сохраняются. Следовательно, не нару- шаетсясрежим работы и других элементов исправных однотактных ячеек и

ток нагрузки стабилизатора постоянньм.е принципиально исключается лавинообОдновременно с этим происходит про- це сс естественного размагничивания трансформатора 14 за счет протека- , ния тока по его. размагничивающей обмотке 23 0 через рекудерационный диод 8. .

При включении регулирующего транзистора 6 начинает проводить вьтрямительный диод 12 и энергия через -выходной дроссель 2 I)LC-4)ильтpa 1-2-3 начинает поступать в нагрузку стабилизатора. При этом силовой трансформатор 15 намагничивается в прямом .направлении за счет протекания тока

50

55

разное нарастание неисправности.

В предлагаемом стабилиз аторе ляется возможность дальнейшего снижения массы и габаритов за счет снижения числа витков первичных (следовательно, вторичных и т.д.) обмоток силовых трансформаторов, так как сокращается относительное время работы регулирующих транзисторов. .Число витков первичной обмотки трансформатора определяется вьфажением

W,

ScT- B

22324/

по первичной обмотке 18, а силовые трансформаторы 13 и 14 намагничиваются в противоположном направлении с за счет протекания тока по дополнительным обмоткам 25 и 29 и вторичной обмотке 21 трансформатора 15. Когда регулирующий транзистор 6 выключен, выпрямительный диод 12 закрыт

IQ и энергия, накопленная в дррсселе 2, через диод 1 DLC-фильтра 1-2-3 передается в нагрузку стабилизатора, поддерживая ток нагрузки стабилизатора постоянным. Одновременно с этим исходит процесс естественного размагничивания силового трансформатора 15 за счет протекания тока по его размагничивающей обмотке 24 и через ре- куперационный диод 9..

20 При подаче положительного импульса на базу регулирующего транзистора 4 все процессы повторяются.

Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе постоянного напряжения,

25 содержащим как минимум три однотакт- ные ячейки, сердечники каждого силового трансформатора перемагничивают- ся от -Bj до -fBj (Bj - индукция насыщения материала сердечника), за счет

5

0

жение такого магнитного режима сердечников силовых трансформаторов при большем числе однотактных ячеек позволяет увеличить выходную мощность стабилизатора как минимум в 1,5 раза. Кроме того, выход из строя любой од- нотактной ячейки не приведет к сколь- нибудь заметному нарушению режимов . работы трансформаторов исправных однотактных ячеек, так как цепи взаимного перемагничивания исправных ячеек сохраняются. Следовательно, не нару- шаетсясрежим работы и других элементов исправных однотактных ячеек и

разное нарастание неисправности.

В предлагаемом стабилиз аторе ляется возможность дальнейшего снижения массы и габаритов за счет снижения числа витков первичных (следовательно, вторичных и т.д.) обмоток силовых трансформаторов, так как сокращается относительное время работы регулирующих транзисторов. .Число витков первичной обмотки трансформатора определяется вьфажением

W,

ScT- B

где Vjjj( - питающее напряжение,

Kj - коэффициент заполнения управляюп(их импульсов, f - тактовая частота, 8,ч- - сечение магнитопровода сердечника трансформатора, ДВ - размах индукции при намагничивании и перемагничива- нии сердечника трансформа- тора.

I В предлагаемом стабилизаторе 0,5, а в предлагаемом 33. Следовательно, числа витков обмоток тр,ансформаторов в предлагаемом ста- билиза торе в 1,5 раза меньше чем в из-вестном.

Уменьшение числа витков позволяет при одинаковой установленной мощности уменьшить массу силовых транс- форматоров не только за счет меньшего объема моточного провода, но и перейти, на другой (меньший) типоразмер сердечника и как следствие, улучшить удельные массогабаритные показатели стабилизатора.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий две однотактные ячейки, каждая из которых содержит регулирующий, транзистор, силовой трансформатор с первичной, вторичной, размагничивающей и дополнительной обмот ки, рёкуперационный и выпрямительный диоды, причем эмиттер регулирующего транзистора каждой однстактной ячей

Редактор 0.Головач

Составитель А.Волкова Техред М.Ходанич

Заказ 4437/53

Тираж 665

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

, ю

jj

20 25

30

35

ки подключен к первому входному выводу и началу размагничивающей обмотки силового трансформатора, конец которой через рёкуперационный диод подклю чен к второму входному выводу и началу первичной обмотки, конец которой подкл.ючен к коллектору регулирующего транзистора, управляющий вход которого подключен к .соответствующему выходу блока управления, входом соединенного с выходными выводами,начало вторичной обмотки через последовательно соединенные вьшрямительный диод и дроссель общего для ячеек выходного DLC-фильтра подключено к первому выходному выводу, а конец - к нач&лу дополнительной обмотки следующей ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения предельного уровня выходных мощностей и надежности за счет исключения лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах, в него введена третья аналогичная однотактная ячейка, подключенная параллельно первым двум ячейкам, а в силовой трансформатор каждой ячейки- введена вторая дополнительная обмотка, начало которой соединено с концом первой дополнитель ной обмотки предыдущей ячейки, а конец - с вторым выходным выводом, причем начало второй дополнительной обмотки первой ячейки соединено с концом первой дополнительной обмотки третьей ячейки, а начало первой дополнительной обмотки первой ячейки соединено с концом вторичной обмотки третьей ячейки.

Корректор С.Шекмар

Подписное