Полумостовой транзисторный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1992 года по МПК H02M3/337 

о ел о

со

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания для получения синусоидального напряжения с регулируемой амплитудой.

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем снижения высокочастотной составляющей тока на шинах источника питания, уменьшение амплитудной модуляции за счет увеличения быстродействия при обработке возмущающих воздействий.

На фиг.1 приведена принципиальная схема преобразователя с ШИМ; на фиг.2 - осцилограммы напряжений на элементах схемы с соответствующей инфексацией.

Входные выводы 1 подключены к транзисторам 2 и 3, между которыми соединены последовательно первичные обмотки дросселей 4 и 5. Вторичные обмотки 6 и 7 этих дросселей с выпрямительными мостами 8 и 9 фильтром 10 образуют источник постоянного напряжения. Транзистор 2 и первичная обмотка дросселей, транзистор 3 и первичная обмотка дросселей 4 и 5 зашун- тированы обратными диодами 11 и 12. Между положительными выводами 1 источника питания средней точкой соединения первичных обмоток дросселей 4 и 5 подключен конденсатор 13 фильтра нижних частот, з между этой же точкой и отрицательным выводом 1 - конденсатор 14, который последовательно соединен с первичной обмоткой трансформатора 15. Вторичная обмотка выходного трансформатора 15 подключена к цепи 16 нагрузки. Причем блок 17 управления может быть выполнен в виде схемы сравнения на компараторе 18, с подключенными генератором 19 пилообразных импульсов с регулируемой постоянной составляющей и задающего генератора 20 синусоидального напряжения заданной выходной частоты к входам компаратора, Вход компаратора соединен с усилителем 21, выходы которого присоединены к базам транзисторов 2 и 3.

Емкость конденсатора 14 выбирается таким образом, чтобы сопротивление по выходной модулирующей было во много раз меньше сопротивления нагрузки, причем емкость конденсатора 14, которая рассчитывается по формуле

г. н

UfnAUct

во много раз больше емкости конденсатора 13, которая рассчитывается по формуле для выбора фильтра нижних частот для получения синусоидального напряжения модулирующей частоты из несущей частоты

переключения транзисторов. Задаваясь напряжениями по основной гармонике UH 0,95 UBX по первой высшей гармонике Uni 0,07 UMBX, уравнение для емкости конден- сатора 13 фильтра нижних частот и одного из дросселя 4 или 5 будет иметь вид

RH

IV

-VRH2(1 )2 +

На фиг,2 обозначены: U3r - напряжения на выходе задающего генератора; Un - напряжение пилообразных импульсов с регулируемой постоянной составляющей; Uy - напряжение на выхЪде усилителя.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме на обоих конденсаторах 13 и 14 величина постоянного напряжения зависит от относительной

длительности отпирания транзисторов 2 и 3, а так как частота генератора 19 значительно выше частоты генератора 20, средняя длительность открытого состояния за период одинакова, то постоянные составляющие

напряжения на конденсаторах 13 и 14 равны между собой. Транзисторы 2 и 3 можно представить по отношению к нагрузке источниками переменного напряжения, как генераторы напряжения выходной частоты.

Так как емкость конденсатора 14 больше емкости конденсатора 13, то для выходной частоты напряжение на конденсаторе 14 меньше, чем на 13.0тпираниетранзисторов

2и 3 происходит поочередно и без паузы в управлении.

При открытом транзисторе 2 и закрытом

3ток протекает по контурам .1-2-3-14-15 через нагрузку и одну из обмоток 4, а также по контурам 5-11-2-4, 13-2-4, в которых

расходуется энергия, запасенная в обмотке 5. Так как напряжение на конденсаторе 13 постоянно и равно половине напряжения питающей сети, то соотношение между токами этих контуров определяется сопротивлением конденсаторов 14 и 13, т.е. токами через эти конденсаторы. Ток, протекающий через конденсатор 13, намного меньше тока через конденсатор 14. При отпирании транзистора 3 и закрытом 2 ток протекает по контуру 3-15-14-5, т.е. через нагрузку и обмотку 5, а также по контурам 4-5-3-12, 1-13-5-3, в которых расходуется энергия, запасенная в обмотке 4. Таким образом, источник питания практически не нагружается токами высокой частоты, что снижает пульсации на его выводах и как следствие уменьшает амплитудную модуляцию выходного напряжения, что уменьшает качество выходного напряжения преобразователя. Увеличение быстродействия достигается за счет введения в блок 17 управления напряжения пропорционального напряжению не дросселях 4 и 5. Часть высокочастотных составляющих тока замыкается, минуя источник-питания и конденсатор 14.

Импульсы на базы транзисторов 2 и 3 подаются системой управления следующим образом. Напряжение, имеющее синусоидальную форму, получаемое с помощью генератора 20, амплитуда которого зависит от величины выходного напряжения фильтра 10, сравнивается в компараторе 18с напряжением генератора пилообразных импульсов 19, при равенстве этих напряжений происходит смена состояния компаратора, состояние которого меняется через период пилообразных импульсов. На выходе компаратора имеются широтно-модулирован- ные импульсы, поступающие на усилитель 21, с выхода которого они поступают на базы транзисторов. При изменении напряжения на входе преобразователя изменяется напряжение на первичной обмотке дросселей 4 и 5,.а значит и на вторичных обмотках 6 и 7, так как напряжение практически не содержит низкой выходной частоты, то напряжение на обмотках 6 и 7 также высокочастотное, поэтому фильтр 10 за выпрямительными мостами 8 и 9 имеет малые постоянные времени, т.е. время отработки сигнала весьма мало и обратная связь является быстродействующей. Таким образом, в

преобразователе с ШИМ использована система управления, реализующая ШИМ с одновременным воздействием высокочастотных составляющих тока для лучшей ста- билизации путем реагирования на их изменения обмотках обоих дросселей и в оба полупериода.

Формула изобретения

Полумостовой транзисторный Преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, содержащий подключенные к входным выводам преобразователя два транзистора с последовательно соединенными первичными обмотками соответствующих дросселей, блок управления транзисторами со схемой сравнения на компараторе, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения путем снижения высокочастотной составляющей входного напряжения и уменьшения амплитудной модуляции за счет увеличения быстродействия при отработке возмущающих воздействий, введены

вторичные обмотки указанных дросселей через соответственно введенные выпрямительные мосты и фильтры/выходами соединенные согласно-последовательно и подключенные к выводам питания компаратора блока управления, причем параметры конденсатора, подключенного к положительному выводу, выбраны из условия фильтрации нижних.частот.

OU

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путём снижения высокочастот- ной составляющей входного напряжения и уменьшения амплитудной модуляции за счет увеличения быстродействия при обработке возмущающих воздействий. Полумостовой преобразователь напряжения выполнен на транзисторах 2,3, дросселях 4, 5, конденсаторах 13, 14 и выходном трансформаторе 15. Для обеспечения цели дроссели 4, 5, снабжены вторичными обмотками и подключены через выпрямительные мосты и фильтры к выводам питания компаратора блока 17 управления. При этом уменьшаются параметры конднсатора 13, т.к. выбор его осуществляется из условия фильтрации нижних частот. 2 ил. СО