Управляемый ступенчатый преобразователь постоянного тока в постоянный для питания емкостной нагрузки Советский патент 1979 года по МПК H02M3/335 

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТУПЕНЧАТЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ АН И Я ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ На чертеже представлен преобразователь, структурная схема. Преобразователь содержит источник 1 зарядного напряжения, конденсаторы 2, управляемые ключевые элементы 3, разделительные диоды 4, управляемый конвертор 5, узел 6 разряда, блок 7 управления, импульсный трансформатор 8 с первичной обмоткой 9 и вторичной 10, выпрямитель на диоде И. Выход преобразователя подключен к емкостной нагрузке 12. Источник постоянного напряжения подсоединен к цепочке из ;п последовательно включенных конденсаторов 2, которые через цепочку из п последовательно включенных управляемых ключевых элементов 3 подсоединены к нагрузке 12, к которой, в свою очередь, подсоединен управляемый конвертор 5 и через обмотку 9 трансформатора 8 подсоединен узел 6 разряда. Вторичная обмотка 10 трансформатора 8 подсоединена через диод 11 к цепочке из п конденсаторов 2,причем конденсаторы 2 через диоды 4 соединены с соответствующими ключевыми элементами 3. Блок 7 управления подсоединен к управляемым ключевым элементам 3; управляемому конвертору 5 и узлу 6 раз ряда;-;- -- -;: ; - - Преобразователь работает следующим образом. ,; Пусть на емкостной нагрузке необходимо получить j уровень напряжения, равный приближенно суммарному напряжению на конденсаторах 2. Для этого с блока управления шжак)тс:я управляющие импульсы на ключи 3,которые открываются и практически мгно венно заряжают емкость нагрузки 12 до заданного уровня, так как суммарная емкость конденсаторов 2 выбирается на одиндва порядка больше емкости нагрузки 12. Одновременно с блока 7 управления подается управляющий импульс на конвертор 5, причем на-выходе последнего формируется заданный j уровень. Так как емкость нагрузки быстро заряжается от дополнительного источника, то для конвертора не существует инерционного звена на выхбде. При достижении заданного уровня клк)чн 3 отключаются и заданный уровень поддерживается, с помощью конйертора 5. Пусть теперь на выходе необходимо получить К уровень, равный примерно суммарному напряжению на конденсаторах 2п-1 и 2п. Для aforo с блока управления подается управляющий импульс на конвертор 5, на выходе которого формируется заданный уровень, и на устройство 6 разряда, которое разряжает емкостную нагрузку 12 до заданного уровня. ПрнSfOM энергия, выделяемая при разряде с помощью импульсного трансформатора 8 черездиод 11, передается в конденсаторы 2. Коэффициент трансформации выбирается таким, что при напряжении на выходе, равным приблизительно сумме напряжений на конденсаторах (2п, 2п-1), напряжение на вторичной обмотке 10 превыщало выходное чапряЖёННе зарядного источника 1. Так как обычно на выходе зарядного источника установлен выпрямитель, а емкость конденсаторов 2 выбирается на два порядка больше емкости нагрузки 12, то напряжение на конденсаторах 2 незначительно поднимается, а затем при следующей команде перехода на другой уровень энергия, запасенная в конденсаторе 2, передается опять в нагрузку 12. Прн этрм КПД преобразователя значительно возрастает, что особенно важно при переключении уровней с частотой порядка нескольких килогерц. Размагничивание трансформатора 8 может быть достигнуто всеми известными способами, например, с помощью диода 13, Нли с прмощьк) дополнительной обмотки 14 н диода 15.., В этом случае КПД еще бйЛьше возрастает. : ; В качестве управляемых ключей целесообразно применять управляемые элементы с тиристорным эффектом, т. е. такие элементы, которые при «нулевых токах отключаются. Диоды 4 являются разделительными и служат для исключения Щунтирования конденсаторрв 2 ключами 3. Введение импульсного трансформатора 8 позволило значительно поднять КПД устройства. Формула изобретения Управляемый ступенчатый преобразователь постоянного тока в постоянный для питания емкостной нагрузки, содержащий цепочку из п последовательно включенных конденсаторов, которая через цепочку нз п последовательно включенных управляемых ключевых элементов связана с выходными выводами преобразователя, управляемого конвертора и узла разряда,-а управляющие входы двух последних и ключевых элементов соединены с Соответствующими выходными выводами блока управления, причем конденсаторы цепочки соединены с Соответствующими ключевыми элементами через разДелительные диоды, отличающийся тем, что с целью повыщения КПД, он снабжен импульсным трансформатором, первичная обмотка которого через узел разряда подключена к выходным выводам, а вторичная через выпрямитель к указанной цепи из п последовательно включенных конденсаторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3159190, кл. 323/22Т, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 408290, кл. G 05 F Г/56, 1972. 3.Авторское .свидетельство по заявке № 2322702/07. ../