Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1977 года по МПК H02M7/10 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны преобразователи высокого напряжения неременного тока в более низкое напряжение постоянного тока путем выпрямления и последующей трансформации уровня напряжения постоянного тока на конденсаторах.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, состоящее из последовательно включенных через управляемый ключ т-фазного бестрансформаторного выпрямителя (однофазный мост, m 2) и системы из нескольких вентильно-конденсаторпых цепочек, каждая из которых состоит из конденсатора и двух неуправляемых вентилей, причем один вентиль подключен анодом к одному выводу конденсатора, а катодом - к выходной шине системы, другой вентиль подключен катодом к другому выводу этого же конденсатора, а анодом - к другой выходной шине этой же системы, кроме того, каждая предыдушая цепочка соединена с последующей неуправляемым вентилем так, что анод его подключен к точке соединения конденсатора и катода вентиля предыдущей цепочки, а катод - к точке соединения

конденсатора и анода -вентиля последующей цепочки.

Это устройство преобразует дысокое напряжение переменного тока в более низкое напряжение постоянного тока путем заряда п последовательно включенных конденсаторов через т-фазный бестрансформаторный выпрямитель от источника напряжения переменного тока и параллельного разр.яда этих .конденсаторов на нагрузку.

Однако известное устройство обладает .существенным недостатком: при высоком входном напряжении переменного тока и .требуемом низком выходном напряжении постоянного тока необходимо большое количество вентильно-конденсаторных цепочек п, лапример требуется около ста вентильно-конденсаторных ценочек для преобразования напряжения 220 В переменного тока (311 В - амплитудное значение) в 3 В постоянного тока.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Это достигается тем, что в преобразователе, содержащем выпрямитель, управляемые

ключи и несколько цепочек для деления напряжения, состоящих из конденсатора и двух неуправляемых вентилей, один нз которых подключен анодом к выводу конденсатора, а катодом - к выходной шине с ;стемы, другой

вентиль подключен катодом к другому выводу этого же конденсатора, а анодом - к другой выходной шине, нричем смежные цепочки соединены между собой неуправляемыми вентилями, вентильно-конденсаторные цепочки объединены в группы, которые соединены друг с другом и с цепью нагрузки через управляемые ключи, одна из групп связана через управляемые ключи, стоящие в каждой входной и выходной шинах этой груииы, а остальные - через управляемые ключи, стоящие в одной из шин, причем число цепочек в группах определяется кратностью деления. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого нреобразователя; на фиг. 2 - формы токов и напряжений, поясняющие работу схемы. Преобразователь выполнен из однофазного моста 1, трех групп 2, 3 и 4, состоящих из вентильно-кондеисаториых цепочек, управляемых ключей 5-10 и фильтрового конденсатора 11. Однофазный мост 1 через управляемый ключ 5 в одной из его выходных шип 12 или 13 подключен на вход первой группы 2 в точки 14 и 15, которая через управляемый ключ 6 в одной из ее выходных-шин 16 или 17 подключена на вход второй группы 3 в точки 14 и 15. Вторая группа 3 через управляемые ключи 7 и 8, стоящие в ее выходных шинах 18 и 19, подключена на вход третьей группы 4 в точки 14 н 15. Нагрузка нреобразователя 20 и фильтровой конденсатор 11 через управляемые ключи 9 н 10 подключены к выходным щинам 21 и 22 третьей группы 4. Источник переменного тока подключен на вход однофазного моста 1 к клеммам 23 и 24. Каледая группа выполнена из нескольких вентильно-конденсаторных цепочек. Каждая цепочка состоит из конденсатора 25 и двух вентилей 26 и 27. Вентнль 26 анодом подключен к выводу 14 конденсатора 25, а катодом к выходной щине 16. Вентиль 27 катодом подключей к выводу 25, а анодом к выходной шине 17. Цепочки соединены между собой че-рез вентили 28 так, что анод его подключен к точке 29 предыдущей цепочки, а катод - к точке 30 последующей цепочки. -Предлагаемое устройство работает следую щим образом. В установившемся режиме на-нряжение переменного тока f/c (фиг. 2) преобразуется мостом 1 в пульсирующее нанря-женне L;, с амплитудой Um и частотой, кратной числу фаз выпрямления m 2, т. е. за пернод нанряжения переменного тока на выходе моста 1 получаются два импульса напряжения постоянного тока (по направлению). Под воздействием этих имнульсов через открытый ключ 5 и вентили 28 зарядной цени конденсаторов 25 группы 2 происходит заряд конденсаторов 25 током isyy в течение 2Qb каждый нолупериод преобразуемого напряжения (Qi - угол отсечки тока вентилей моста и зарядной цепи первой группы). При одинаковых емкостях конденсаторов 25 первой группы 2 каждый конденсатор зарядится примерно до части амплитуды Um ( - количество вентильно-конденсаторных цепочек в ne jвой группе). В это время управляемый ключ 6 заперт. Он находнтся в таком состоянии еще некоторое время, чтобы исключить нерекрытие с ключом 5. Затем ключ 6 открывается и в течение 2Q2 происходит заряд током /здг конденсаторов второй группы 3. При одинаковых емкостях конденсаторов этой группы каладый конденсатор зарядится иримерно до /NZ части выходного нанряжения первой группы, т. е. примерно до INiN части напряжения Um- Ключи 7 и 8 в течение 2Q2 и еще некоторого времени находятся в запертом состоянии. Затем, аналогично предыдущему, открываются ключи 7 и 8 (в это время ключи 5, 6, 9 и 10 заперты) и в течение 2Q3 происходит заряд током /зд- конденсаторов третьей группы 4. Если эти конденсаторы одинаковой емкостн, то каждый из них заряжается до 1/Лз части выходного напряжения второй грунны 3, т. е. напряжение на каждом конденсаторе будет составлять примерно часть от Um- После окончания заряда конденсаторов третьей грунны ключи 7 и 8 размыкаются, а ключи 9 и 10, спустя некоторое время, достаточное для устранения перекрытия, подключают конденсатор 11 н нагрузку 20 на выход 21, 22 третьей группы 4. В течение (я - 2Qs) каждого нолупериода конденсаторы третьей группы параллельно через свои вентили 26 и 27 будут разряжаться на конденсатор 11 и нагрузку преобразователя 20, поддержнвая на ннх требуемое выходное напряжение иреобразователя В течение 2Q3, когда ключи 9 и 10 разомкнуты, напряжение на нагрузке ноддерживает заряженный конденсатор 11. Таким образом, такое конструктивное ностроенне преобразователя позволяет существенно уменьшить колнчество вентильно-конденсаторных цепочек. Папрнмер, нри нреобразованнн 220 В эффективного значения напряжения неременного тока в 3 В постоянного тока при трех группах с 5, N2 5 и Лз 4 требуется всего 14 вентильно-конденсаторных цепочек вместо 100, так как п , + , где п - необходимый коэффициент трансформацнн уровня напряжения и количество венильно-конденсаторных цепочек прототипа. Формула нзобретения Преобразователь переменного нанряжения в остоянное, содержащий вынрямитель, управяемые ключи и несколько цепочек для делеия напрял :ения, состоящих из конденсатора и вух неунравляемых вентилей, один из котоых подключен анодом к выводу конденсатоа, а катодом - к выходной шнне, другой ентиль подключен катодом к другому вывоу этого л-се конденсатора, а анодом - к друой выходной шине, нрнчем смежные цеочки соедпнены между собой неуправляемыМП вентилями, отличающийся тем, что, с целью упрощения, указанные ценочки объединены в групиы, которые соединены друг с другом и с ценью нагрузки через унравляемые ключи, одна из групи связана через унравляе- 5 мые ключи, стоящие в каждой входной н выходной щннах этой груины, а остальные - через унравляемые ключи, стоящие в одной из щин, нричем число ценочек в груннах определяется кратностью деления.