Регулируемый преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H02M3/335 

(54) РЕГУЛИРУЕГ-ШЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электропитания систем радиоэлектроники и автоматики и может быть использовано в блоках питания для преобразования постоянного или переменного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого

,уровня с одновременной стабилизацией или регулированием выходного напряжения. Известные преобразователи напряжения содержат несколько преобразовательных ячеек, выходы которых соединены последовательно и замкнуты на нагрузку через выходной выпрямитель. Стабилизация (регулирование) напряжения осуществляется либо амплитудным методом - путем реверса фазы или выключения отдельных ячеек 1, либо широтноимпульсным методом - путем сдвига фазы одной ячейки относительно другой 2. Недостатком известных преобразователей является пониженный КПД в режиме средних и высоких значений напряжения питания, когда часть ячеек работае в противофазе с основной ячейкой, либо как возвратный выпрямитель,

либо как короткозамкнутый контур.

и в трансформаторах и вентилях от ячеек рассеивается ющность потерь.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является, регулируемый преобразователь, который содержит М преобразовательных ячеек с выходными трансформатоQ рами, вторичные обмотки которых

выполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют по одной вторичной обмотке, отвод от средней точки одной из них соединен с одним из выходных выводов преобра5зователя, а выходы ячеек связаны друг с другом через однонаправленновключенные диоды в последовательную цепочку 2.

В этом преобразователе имеются

0 достаточно большие потери в диодах.

Цель Изобретения - увеличение КПД.

. Эта цель достигается тем, что регулируемый преобразователь, со5держащий m пpeoбpaзoвaтeл ныx ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых выполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют ттс одной вторичной обмотке, отвод от средней точки одной из них соединен с одним из выходных выводов преобразсУвателя, а выходы ячеек связаны друг с другом через однонаправленно включенные диоды в последователькую цепочку, отвод от средней точки другой крайней ячейки соединен с другим из выходных выводов преобразователя, количество вторичных обмоток каждой промежуточной ячейки равно , где п - количество предыдущих ячеек, расположенных в последовательной цепочке между данн промежуточной ячейкой и ближайшей .крайней ячейкой, причем отводы от ср ней точки каждой вторичной обмотки этой промежуточной ячейки соединены с крайними выводами обмотки предыдущей ячейки, а Кс1ждый крайний вывод каждой вторичной обмотки этой промежуточной ячейки соединен через диод с каждым крайним выводом последующей ячейки. На фиг. 1 - вариант выполнения предложенного устройства для случая трех ячеек-на фиг. 2 - для случая четырех ячеек; на фиг. 3 для случая питания от сети переменного напряжения. Преобразователь (фиг. 1) содержит три преобразовательные ячейки с выходными трансформаторами 1-3, имеющими вторичные обмотки с отводо от средней точки. Трансформаторы 1 и 2 крайних ячеек имеют по одной вторичной обмотке, а трансформатор 3 промежуточной ячейки имеет две вторичные обмотки. Отводы от средней точки обмоток трансформатора 3 соединены с крайни выводами обмотки трансформатора 1. Отводы о средней точки обмоток тра форматоров 1 и 2 соединены с выходными выводами преобразователя, к -ко торым подключена нагрузка 4. Крайние выводы обмо1:рк трансформатора 3 через восемь однонаправленно-вклю ченных диодов 5-12 соединены с край ними выводами обмотки трансформато ра 2, Схема работает следующим образом Цри работе всех трех ячеек на обмотках всех трансформаторов генер руются синхронные и синфазные пере менные напряжения, ток нагрузки проводит диод 5 в один полуп риод и диод 12 в другой полупериод, а остальные диоды заперты. При запер той первой ячейке, когда напряжение на обмотке трансформатора 1 исчезает/ ток проводят диоды 5 и 9 в один полупериод и диоды 8 и 12 в другой полупериод, а обе полови ны обмотки трансформатора 1 обтека ся током нагрузки одновременно. Пр запертой второй ячейке, когда напр жение на обмотке трансформатора 2 исчезает, ток проводят диоды 5 и б в бдин полупериод и диоды 11 и 12 в другой полупериод, а обе половины обмотки трансформатора 2 обтекаются током нагрузки одновременно. При запертой промежуточной ячейке, когда напряжения на обмотках трансформатора 3 исчезают, ток нагрузки проводят диоды 5 и 7 в одинполупериод и диоды 9 и 11 - в другой полупериод, а обе половины обмоток трансформатора 3 обтекаются током нагрузки одновременно . Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 1 и 2, ток проводят диоды 5, б, 9, 10 в один полупериод и диоды 7, 8, 11, 12 в другойполупериод. Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 1 и 3, проводят ток диоды 5, 7, 9, 11 в один полупериод, и диоды 6, 8, 10, 12 - в другой полупериод. Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 2 и 3, проводят ток диоды 5, 6, 7, 8 в один полупериод и диоды 9, 10, 11, 12 - в другой полупериод. .Если напряжения на вторичных обмотках выбраны по закону двоичного счета 1:2:4, то,, -переходя от одного указанного режима к другому получим восьмиступенчатое регулирование напряжения на нагрузке 4 с равномерным шагом. Преобразователь(фиг. 2) имеет еще одну промежуточную ячейку с трансформатором 13, имеющим две вторичные обмотки, выводы от средней точки которых соединены с крайними выводами обмотки трансформатора 2, а край-ние выводы через шестнадцать диодов 14 соединены с каждым из крайних выводов обмоток трансформатора 3. Преобразователь работает аналогично описанному выше варианту (фиг. 1) с тем отличием, что количество уровней ступенчато-регулируемого напряжения на нагрузке 4 увеличивается до 16. При увеличении количества ячеек и выполнении коэффициентов трансформации по закону двоичного счета количество уровней выходного напряжения равно 2 , где М - число ячеек. При этом промежуточные ячейки имеют 2 вторичных обмоток, где П - количествоячеек, расположенных в последовательной цепочке между данной промежуточной ячейкой и ближайшей крайней ячейкой, а количество диодов, соединяющих каждый крайний вывод обмотки промежуточной ячейки, расположенной в середине указанной цепочки, с каждым крайним выводом последующей ячейки, равно 2 . Рассмотренные схемы регулируемого выпрямителя могут ис- пользоваться как при питании трансформаторов 1, 2, 3, 13 от сети постоянного напряжения через инвертор ные транзисторные коммутаторы, так и при питании от сети переменного напряжения через ключи переменного тока 15, 16, 17 (тиристоры, симисторы и т. п.) ,что показано на фиг. Преимуществом данной схемы по отношению к прототипу является повы шенный КПД, так как при любом сочетании работающих ячеек в цепи нагрузок включен лишь один диод, Особенно ощутимо это преимущество проявляется в низковольтных сильно точных выпрямителях (на 3-5 В), используемых для питания ЭВМ на ин тегральных микросхемах. Формула изобретения Регулируемый преобразователь, содержащий w преобразовательных ячеек с выходными трансформаторами вторичные обмотки которых выполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют по одной вторичной обмотке, отвод от средней то ки одной из них соединен с одним из выходных выводов преобразователя а выходы ячеек связаны друг с друго через однонаправленйо-включенные диоды а последовательную цепочку, о т чающийся тем, что, с целью повышения КПД, отвод от средней точки другой крайней ячейки соединен с другим из выходных выводов преобразователя, количество вторичных обмоток каждой промежуточной ячейки равно 2 , где И - количество предыдущих ячеек, расположенных в последовательной цепочке между данной промежуточной ячейкой и ближайшей крайней ячейкой, причем отводы от средней точки каждой вторичной обмотки этой промежуточной ячейки соединены с крайними выводами обмотки предыдущей ячейки, каждый крайний вывод каждой вторичной обмотки этой промежуточной ячейки соединен через диод с каждым крайним выводом последующей ячейки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 336753, кл. Н 02 М 7/48, 1961. 2.Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключения М., Энергия, 1971, с. 362, рис. 1239.

Фиг. 1

Фиг. 2

, - / f..

... .-,r. - .«../

8tnnpfiHume/ii

708474