Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1992 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известен источник питания постоянного тока, содержащий последовательно соединенные выпрямитель, инвертор и выходной выпрямитель, а также блок управления, соединенный выходом с инвертором, цепь запуска, состоящую из последовательно соединенных блокинг-генератора с зарядной RC-цепью на входе инвертора и выпрямителя питания блока управления. .

Недостатками этого источника является то, что при выключении преобразователя конденсатор RC-цепи может остаться заряженным до напряжения, немногим ниже порогового, тогда повторный пуск преобразователя может осуществиться с минимальной выдержкой времени, недостаточной для окончания переходных процессов во входном выпрямителе, что снижает надежность преобразователя. Кроме того, функциональные возможности ограничены из-за того, что он не позволяет контролировать кратковременное исчезновение сетевого напряжения и осуществлять мгновенный повторный автоматический запуск преобразователя при исчезновении сети в течение фиксированного времени.

Известен мостовой преобразователь напряжения, содержащий последовательно соединенные сетевой выпрямитель, инвертор, узел управления инвертором, трансформаторы управления и узел запуска,

Недостатком этого преобразователя являются пониженные функциональные возможности из-за того, что он не позволяет контролировать кратковременное исчезновение сетевого напряжения и осуществлять мгновенный повторный автоматический запуск преобразователя при исчезновении сети в течение фиксированного времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий соединенные последовательно сетевой выпрямитель с фильтром, транзисторный инвертор с силовым трансформатором, выходной выпрямитель с фильтром и дополнительный выпрямитель с фильтром для питания узла управления, а также узел запуска преобразователя.

Однако этот преобразователь не позволяет контролировать кратковременное исчезновение сетевого напряжения и осуществлять мгновенный повторный автоматический запуск преобразователя при исчезновении сети в течение фиксированного времени.

Цель изобретения - расширение области применения путем снижения времени выхода на режим при провалах питающего напряжения.

5В преобразователе постоянного напряжения в прстоянное, содержащем транзисторный инвертор, вторичная обмотка трансформатора которого соединена через выпрямитель и фильтр с выходными выводами, а другая вторичная обмотка соединена через дополнительный выпрямитель и фильтр с входом питания узла управления, выход которого присоединен к входу управления транзисторного инвертора, вход питания которого подключен через сетевой трехфазный выпрямитель с фильтром к входным выводам, узел запуска, состоящий из параме1;рического стабилизатора, вход которого присоединен к выходу сетевого

0 трехфазного выпрямителя с фильтром, а выход - к входам питания первого элемента совпадения и первого порогового элемента, вход которого присоединен к выводам первого времязадающего конденсатора, а выход связан с входом электронного ключа, присоединенного к накопительному конденсатору через первичную обмотку импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через пусковой

0 выпрямитель с входом питания узла управления транзисторного инвертора, первого,, второго и третьего резисторов и балластного резистора, включенного между входом сетевого трехфазного выпрямителя и накопительным конденсатором, в узел запуска введены первый, второй и третий транзисторные ключи, дифференцирующая цепь, первый и второй логи.ческие инверторы, второй пороговый элемент, второй времязада0 ющий конденсатор и второй элемент совпадения, выход которого связан с входом электронного ключа, первый вход соединен с выходом второго порогового элемента и через первый логический инвертор с первым входом первого элемента совпадения, выход которого подключен к входу первого транзисторного ключа, шунтирующего первый времязадающий конденсатор, соединенный через первый резистор с вы0 ходрм параметрического стабилизатора, подключенного к входам питания первого и второго логических инверторов и второго элемента совпадения, второй вход которого соединен через второй логический

5 инвертор с вторым входом первого элемента совпадения и со средним выводом последовательной цепи из второго резистора и второго транзисторного ключа, подключенный к выходу параметрического стабилизатора напряжения, к которому присоединен через третий резистор второй вре1и|язадающий конденсатор, подключенный к входу второго порогового элемента, шунтированного третьим транзисторным ключом, вход которого соединен через дифференцирующую цепь с выходом второго транзисторного ключа, вход которого подключен к нейтрали входной трехфазной сети,

Сетевой выпрямитель с фильтром снабжен двумя дополнительными выходами, образованными выводами конденсаторов фильтра.

Связь выходов второго элемента совпадения и первого порогового элемента с входом электронного ключа, шунтированного диодом, осуществляется через разделительные цепи. Последовательно с первым и третьим транзисторными ключами включены токоограничивающие резисторы.

Разделительные цепи состоят из последовательно соединенных диода и резистора, подключенных к входу разделительной цепи, точка соединения которых соединена через конденсатор с выходом разделительной цепи.;

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Преобразователь напряжения содержит сетевой выпрямитель 1 с фильтром, подключенный к входным выводам транзисторного инвертора 2, соединенного через силовой трансформатор 3 с выходным выпpямиteлeм 4 с фильтром 5 и дополнйтельным выпрямителем 6, а управляющими входами соединенного с выходами узла 7 управления, выводы,для подключения источника электропитания которого подключены к выходу дополнительного выпрямителя б с фильтром 8.

Узел 9 запуска состоит из последовательной цепочки из балластного резистора 10 и накопительного конденсатора 11, подключенного к питающим выводам формирующей цепи 12. Формирующая цепь 12 состоит из последовательно соединенных импульсов трансформатора 13 и электронного ключа 14 и выходом соединена с входом пускового выпрямителя 15. В узел 9 запуска также входят параметрический стабилизатор 16, первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 резисторы, причем второй 18 и третий 19 резисторы соединены последовательно, времязадающий конденсатор 21, разрядный диод 22 и первый пороговый элемент 23, выводы для подключения источника электропитания соединеныс выходом параметрического

стабилизатора 16 и его общей шиной. первого порогового элемента 23 подключен к точке соединения первого 17 резистора и первого времязадающего конденсатора 21,

второй вывод которого подключен к общей шине параметрического стабилизатора 16. В узел 9 запуска введены первый 24, второй 25 и третий 26 транзисторные ключи, общие выводы которых соединены с общей шиной

параметрического стабилизатора 16, который подключен входными выводами к дополнительным выходам сетевого выпрямителя 1 с фильтром, дополнительные выходы которого образованы выводами

конденсатора фильтра.

Кроме того, узел 9 запуска содержит дифференцирующую цепь 27, второй пороговый элемент 28, первый 29 и второй 30 элементы с прямыми и инверсными входами, выводы для подключения источника электропитания которых соединены с выходами параметрического стабилизатора 16, второй времязадающий конденсатор 31, пятый резистор 32 и первую 33 и вторую 34

разделительные цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных диода 35 (38) и конденсатора 36 (39), общая точка соединения которых через резистор 37 (40) подключена к общей шине

. параметрического стабилизатора 16. Выходы paздeлиteльныx цепочек 33 и 34, образованные внешними выводами конденсаторов 36 и 39, объединены и подключены к управляющему входу электронного

ключа 14 формирующей цепи 12, и через разрядный диод 22, - к общей шине параметрического стабилизатора 16. При этом вход первой разделительной цепочки 33 соединен с выходом первого порогового элемента 23, а вход второй разделительной цепочки 34 подключен к выходу первого элемента 29. Первый транзисторный ключ 24 управляющим входом соединен с нейтралью сети, а выходом подключен кинверсному входу первого 29 и прямому входу второго 30 элементов, а также через четвертый резистор 20 к выходу параметрического стабилизатора 16 и, через дифференцирующую цепь 27, - к управляющему входу второго транзисторного ключа 25. Выход второго транзисторного ключа25 через третий резистор 19 соединен через второй времязадающий конденсатор 31 с общей шиной параметрического стабилизатора 16,

а также со входом второго порогового элемента 28, выход которого подключен к прямому входу первого 29 и инверсному входу второго 30 элементов.

Выход второго элемента 30 соединен с

управляющим входом третьего транзисторHoro ключа 26, выход которого через пятый резистор 32 подключен ко входу первого порогового элемента 23. Первый 17 и второй 18 резисторы соединены с выходом параметрического стабилизатора 16, балластный резистор 10 подключен к дополнительному выходу сетевого выпрямителя 1 с фильтром, а выход пускового выпрямителя 15 соединен с выводами для подключения источника электропитания узла 7 управления.

Транзисторный инвертор 2 может представлять собой транзисторный мост, в диагональ которого включена первичная обмотка силового трансформатора 3.

На фиг. 2 приведены эпюры напряжений, появляющиеся при исчезновении сетевого напряжения, и действующие на; 41 выходе первого транзисторного ключа 24; 42 - выходе дифференцирующей цепи 27; 43 выходе второго транзисторного ключа 25; 44 - на втором времязадающем конденсаторе 31; 45 - на вь1ходе второго порогового элемента 28; 46 - на выходе первого элемента 29; 47 - на выходе второго элемента 30; 48 - на первом времязадающем конденсаторе 21; 49 - на выходе первого порогового элемента 23; 50 - на конденсаторах сетевого выпрямителя 1 с фильтром; 51 - на конденсаторах фильтра 8.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

При подаче номинального напряжения на сетевой выпрямитель 1 с фильтром (фиг. 1) накопительный конденсатор 11 начинает заряжаться через балластный резистор 10, транзисторный ключ 24 отпирается напряжением трехфазной нулевой схемы, образованной анодной группой сетевого мостового выпрямителя 1, блокируя заряд конденсатора дифференцирующей цепи 27 и отпирание второго транзисторного ключа 25. Второй времязадающий конденсатор 31 заряжается через резистор 18 до входного порогового уровня второго порогового элемента 28, на выходе котррого появляется напряжение нулевого уровня, поступающее на входы первого 29 и второго 30 элементов. Если неинвертирующий вход этих элементов условно обозначить как А, инвертирующий - В, вход - С, то таблица состояний будет иметь вид:

АО101

ВО011

С О10 О

Первоначальный пуск преобразователя осуществляется после заряда первого времязадающего конденсатора 21 через резистор 17 до уровня 48 (фиг. 2)срабатывания первого порогового элемента 23, выходной

сигнал 49 высокого уровня которого, продифференцированный дифференцирующей цепью, образованной конденсатором первой разделительной цепочки 33 и входным

сопротивлением электронного жлюча 14 формирующей цепи 12, открывает электронный ключ 14. Накопительный конденсатор 11, предварительно заряженный, разряжается по цепи первичная обмотка импульсного трансформатора 13 - электронный ключ 14. Напряжением, наведенным н вторичной обмотке импульсного трансформатора 13,через пусковой выпрямитель 15 заряжаются конденсаторы фильтра 8. Преобразователь запускается, после чего становится на самопитание через дополнительный выпрямитель 6. Причем время заряда конденсатора 21 определяется, исходя из длительности переходных.процессов сетевого выпрямителя 1 с фильтром.

При исчезновении напряжения сети транзисторный ключ 24 запирается, и на его коллекторе возникает напряжение 41 высокого уровня, а транзисторный ключ 25 открывается током 42 дифференцирующей цепи 27, разряжая второй задающий конденсатор 31 через третий резистор 19. По окончании импульса 43 на коллекторе транзисторного ключа 25 напряжение 44 на втором времязадающем конденсаторе 31 снова возрастает до уровня срабатывания второго порогового элемента 28. При этом импульс напряжения 45 на выходе порогового элемента 28 соответствует длительности регламентируемого интервала времени исчезновения напряжения сети.

В случае отключения сети на время, меньшее регламентируемого интервала, на выходе первого элемента 29 возникает напряжение 46 высокого уровня, осуществляющее через вторую разделительную цепочку 34 входным током 49 электронного ключа 14 мгновенный пуск преобразователя. При этом напряжение 50 на конденсатоpax сетевого выпрямителя 1 с фильтром, а следовательно, и напряжение 51 собственных нужд преобразователя на конденсаторах фильтра 8, не успевает снизиться до уровня, опасного для функционирования

преобразователя, и мгновенный пуск позволяет избежать аварийного отключения преобразователя при кратковременных исчезновениях сети.

В случае отключения сети на время, большее регламентированного интервала, на выходе второго элемента 30 возникает напряжение 47 высокого уровня, разряжающее через третий транзисторный ключ 26 первый времязадающий конденсатор 21. По

окончании импульса 47 осуществляется штатный пуск преобразователя с выдержкой времени, определяемой времязадающим конденсатором 21.

Диод 22 и резисторы 37 и 40 разделительных цепочек 33 и 34 служат для перезаряда соответствующих конденсаторов 36 и 39 этих цепочек после осуществления пуска преобразователя с целью возврата их в исходное состояние.

Предлагаемый преобразователь напряжения по сравнению с прототипом позволяет расширить его область применения путем уменьшения времени выхода на режим при кратковременных провалах сети в пределах регламентируемого для данного преобразователя интервала времени, определяемого максимальным темпом спада напряжения на конденсаторах входного фильтра при максимальном токе нагрузки. Необходимость такой меры особо проявляется при питании от автономных сетей в условиях частых, периодически повторяющихся пусковых циклов и при нестабильности питающей сети.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я

1. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий транзисторный инвертор, вторичная обмотка трансформатора которого соединена через выпрямитель и фильтр с выходными выводами, а другая вторичная обмотка соединена через дополнительный выпрямитель и фильтр с входом питания узла управления, выход которого присоединен к входу управления транзисторного инвертора, вход питания которого подключен через сетевой трехфазный выпрямитель с фильтром к входным выводам, узел запуска, состоящий из параметрического стабилизатора, вход которого присоединен к выходу сетевого трехфазного выпрямителя с фильтром, а выход - к входам питания перво.го злемента совпадения и первого порогового злемента, вход которого присоединен к выводам первого времязадающего конденсатора, а выход связан с входом электронного ключа, присоединенного к накопительному конденсатору через первичную обмотку импульсного трансформатора, вторичная обмотка- которого соединена через пусковой выпрямитель с входом питания узла управления транзисторного инвертора, первого, второго и третьего резисторов и балластного резистора, включенного между входом сетевого трехфазного выпрямителя и накопительным конденсатором, от л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения путем снижения времени выхода на режим при провалах питающего напряжения, в узел запуска введены первый, второй и третий транзисторные ключи, дифференцирующая цепь, первый и

второй логические инверторы, второй пороговый элемент, второй времязадающий конденсатор и второй элемент совпадения, выход которого связан с входом электронного ключа, первый вход соединен с выходом второго порогового элемента и через первый логический инвертор - с первым входом первого элемента совпадения, выход которого подключен к входу первого транзисторного ключа, шунтирующего первый времязадающий конденсатор, соединенный через первый резистор с выходом параметрического стабилизатора, подключенного к входам питания первого и второго логических инверторов и второго элемента

совпадения, второй вход которого соедИ|Нен через второй логический инвертор с вторым входом первого элемента совпадения и со средним выводом последовательной цепи из второго резистора и второго транзисторного ключа, подключенной к выходу параметрического стабилизатора напряжения, к которому присоединен через третий резистор второй времязадающий конденсатор, подключенный к входу второго порогового

элемента, шунтированному третьим транзисторным ключом, вход которого соединен через дифференцирующую цепь с выходом второго транзисторного ключа, вход которого подключен к нейтрали входной трехфазной сети.

2.Преобразователь по п. Г, о т л и ч а ющ и и с я тем, что сетевой выпрямитель с фильтром снабжен двумя дополнительными выходами, образованными выводами конденсаторов фильтра.

3.Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что связь выходов второго элемента совпадения и первого порогового элемента с входом электронного ключа,

шунтированного диодом, осуществляется через разделительные цепи.

4.Преобразователь по пп. 1-3, отличающийся тем, что последовательно с первым и третьим транзисторными ключами включены токоограничивающие резисторы.

5.Преобразователь по п. 3, о т л и ч а ющ и и с я тем, что разделительные цепи

состоят из последовательно соединенных диода и резистора, подключенных к входу разделительной цепи, точка соединения которых соединена через конденсатор с выходом разделительной цепи.

wKg 950

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Устр-во содержит транзисторный инвертор 2, трансформатор 3, узел управления 7 и узел запуска 9. При включении питающего напряжения происходит запуск преобразователя с использованием энергии накопительного конденсатора 11. При отключении питающего напряжения в зависимости от времени отключения происходит либо, форсированный повторный запуск узла управления 7, либо возврат к начальным условиям и повторный запуск с использованием энергии накопи- тельного-конденсатора 11. 4 з.п, ф-лы, 2 ил.С!^^cpus. iСА) Ося VJ

UL2.