Регулируемый преобразователь напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/337 

L

4

со

О5 N5

СО

Изобретение относится к элекротехнике и может быть использовано при разработке стабилизирующих транзисторных источников: вторичного электропитания на базе импульсных регуляторов с неполной глубиной модуляции входного напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение согласования с устройством управления на основе фазоимпульсно- го модулятора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема регулируемого преобразователя напряжения; на фиг. 2. - эпюры напряжений, поясняющие работу преобразователя, индексы которых соответствуют обозначениям элементов на схеме.

Регулируемый преобразователь напряжения содержит выходной трансформатор 1, первичная обмотка которого включена меж- дух силовыми ключами 2 и 3 первой пары и силовыми ключами 4 и 5 второй пары, а вторичная обмотка подключена к выходным выводам 6, конденсаторы 7 и 8, диоды 9-12, дроссель 13 и регулирующие ключи 14 и 15.

На фиг. 1 не показаны возвратные диоды, защищающие силовые ключи 2-5 от перенапряжений, возникающих при коммутации цепей индуктивного характера.

Регулируемый преобразователь напряжения работает следующим образом.

На силовые ключи 2-5 для их коммутации подаются управляющие напряжения прямоугольной формы (фиг. 2а, б), которые поочередно через полпериода управляющего напряжения попарно открывают либо ключи 2 и 4, либо ключи 3 и 5, подключая первичную обмотку выходного трансформатора 1 к первичному источнику питания либо конденсатору 7, либо через конденсатор 8. С вторичной обмотки выходного трансформатора 1 переменное напряжение прямоугольной формы поступает на выходные выводы 6. Коэффициент трансформации между вторичной и первичной обмотками трансформатора I выбирается, исходя из требования получения необходимого напряжения на выходе.

На регулирующие ключи 14 и 15 поступают управляющие напряжения (фиг. 2 в,г), сдвинутые по фазе относительно управляющих напряжений, поступающих для коммутации силовых ключей 2-5. Открывание и закрывание ключей 14 и 15 происходит поочередно через полпериода сдвинутого по фазе управляющего напряжения.

В процессе коммутации силовых и регулирующих ключей сдвинутыми по фазе управляющими напряжениями возможны четыре различных сочетания их состояний, два из которых соответствуют процессу накопления энергии дросселем 13, а два - процессу ее отдачи.

Процесс накопления энергии дросселем 13 возможен, когда открыты силовые

ключи 2 и 4 и регулирующей ключ 14, либо когда открыты силовые ключи 3 и 5 и регулирующий ключ 15. Если не протекает процесс накопления энергии, то с наступает процесс ее отдачи. Отдача накопленной дросселем энергии в нагрузку и конденсаторы 7 и 8 происходит через диоды 9 и 10, открывающиеся согласно закону непрерывности протекающего через дроссель тока. В преобразователе происхо0 дит преобразование фазоимпульсного сигнала в широтно-импульсный за счет коммутации диодов и и 12 напряжением, по-, лучаемым на отводе первичной обмотки выходного трансформатора 1. Если открыт

r регулирующий ключ 14, но закрыты силовые ключи 2 и 4, и открыты соответственно ключи 3 и 5, то диод 11 будет закрыт, так как на его аноде напряжение будет ниже, чем на катоде. То же самое происходит и с диодом 12, если

0 будут открыты регулирующий ключ 15 и силовые ключи 2 и 4.

Таким образом, длительность протекания процессов накопления и отдачи энергии дросселем 13 на каждом полупериоде управляющего напряжения, коммутирующего силовые ключи 2-5, однозначно зависит от фазового сдвига между управляющими напряжениями, поступающими на силовые и регулирующие ключи.

По истечении определенного числа перио0 дов управляющего напряжения в преобразователе наступает состояние динамического равновесия, при котором средние токи через конденсаторы 7 и 8 за период становятся равными нулю. При этом равно нулю также среднее за период напряже5 ние на дросселе 13.

При минимально возможном значении коэффициента трансформации первичной обмотки выходного трансформатора 1 имеет место минимальная энергонагруженность

0 элементов преобразователя и, как следствие этого, минимальные потери и повышенная надежность. Коэффициент трансформации следует выбирать из условия выполнения равенства нулю падения напряжения

с на дросселе 13 на этапе накопления энергии, так как в этом случае в максимальной степени будут использованы требуемые регулировочные возможности предлагаемого преобразователя.

50

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь напряжения, содержащий выходной трансформатор, подключенный к выходным выводам, первую и вторую пары из последователь- но включенных силовых ключей, первый регулирующий ключ, первый вывод которого подключен к отводу первичной обмотки выходного трансформатора, и последовательно включенные дроссель, первый диод и первый конденсатор, причем точки соединения силовых ключей первой и второй пар подключены к началу и концу первичной обмотки выходного трансформатора, точка соединения первого диода и первого конденсатора подключена к свободному выводу первого силового ключа первой пары, а свободный вывод первого силового ключа второй пары подключен - к первому входному выводу, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения согласования с устройством управления на основе фазоимпульсного модулятора, в него введены второй регулирующий ключ, второй, третий и четвертый диоды и второй конденсатор, причем

0

5

свободный вывод дросселя через последовательно включенные второй диод и второй конденсатор соединен с первым входным выводом, второй входной вывод подключен к свободным выводам первого конденсатора и второго силового ключа второй пары, точка соединения второго диода и второго конденсатора соедвдена с свободным выводом второго силового ключа первой пары, первый вывод второго регулирующего ключа подключен к первому выводу первого регулирующего ключа, а вторые выводы первого и второго регулирующих ключей через третий и четвертый диоды подключены соответственно к точкам соединения дросселя с первым и вторым диодами.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение согласования с устройством управления на основе фазо- импульсного модулятора. Для этого в регулируемый преобразователь, содержащий выходной трансформатор 1, две пары силовых ключей 2, 3 и 4, 5, регулирующий ключ 14, дроссель 13, диод 9, конденсатор 7, введены регулирующий ключ 15, диоды 10, И, 12 и конденсатор 8. Цель изобретения достигается новым выполнением регулирующего узла, его связями с элементами схемы, подключением силовых ключей 2, 3 первой пары не параллельно второй паре, а через конденсаторы. Благодаря этому снижаются напряжения на диодах, регулирующих ключах и силовых ключах первой пары, а длительное включение этих ключей не вызывает выхода из строя остальных элементов схемы. Диоды 11, 12 защищают регулирующие ключи от обратного напряжения и обеспечивают формирование щиротно- модулированного импульсного сигнала из фазомодулированного, что упрощает согласование преобразователя с устройством управления. 2 ил. (С сл

g V,,

г Ищ

аг.1