Преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК H02M3/135 

;54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к преобра- . зовательной технике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины. 5

Известен преобразователь, который содержит включенные последовательно прерыватель и индуктивно-емкостный фильтр 1 .

Известен также преобразователь, 10 в котором последовательно между входными выводами включены прерыватель и накопительный дроссель, который связан через разделительный диод с фильтровым конденсатором и выход- s ными выводами 2 ,

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является tipeобразователь, содержащий прерыватель, накопительный дроссель, раз- 20 делительный диод и фильтровой конденсатор, причем накопительный дроссель выполнен двухобмоточным, первичная обмотка дросселя связана через прер«1ватель с входными выводами, а 25 вторичная через разделительный диодс выходными 33 .

Недостатком такого преобразователя является относительно небольщой диапазон регулирования выходно- 30 В ПОСТОЯННОЕ

го напряжения и низкие динамические характеристики схемы.

Небольшой диапазон регулирования выходного напряжения объясняется ог- раниченными регулировочными возможностями, поскольку при постоянном коэффициенте трансформации между обмотками накопительного дросселя регулирование выходного напряжения осуществляется лишь путем изменения скважности работы прерывателя. Низкие динамические характеристики обусловлены невозможностью внешнего влияния на процессы, происходящие в схеме во время паузы, т. е. когда прерыватель находится в разомкнутом состоянии.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения и улучшение динамических характеристик устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем включенные последовательно между входными выводами прерыватель и первичную обмотку накопительного дросселя, ко вторичной обмотке которого через разделительный диод подключен фильтровой конденсатор, соединенный с выходными выводами, накопительный дроссель выполнен, по крайней мере/ с двумя ДОПОЛНИТеЛЬНЬМИ ОбМОТКс1МИ, первая из которых через первый допо нительный тиристор подключена парал лельно прерывателю, а вторая через второй дополнительный тиристор - па раллельно разделительному диоду. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема йреобразователя, на фиг, 2 - временные диагр поясняющие его работу, Схема включает источник 1 питани |прерыватель 2, накопительный дроссе ; 3 ,, разделительный диод 4, фильтровы ,конденсатор 5, нагрузку б, дополнительные тиристоры 7 и 8. Преобразователь работает следующ образом. В установившемся режиме до момен та времени tg прерыватель 2 и допол нительный тиристор 7 заперты, а дополнительный тиристор 8 отперт. Полярность напряжения на обмотках дро ;селя 3 соответствует.показанной в : скобках (см. фиг„ , дроссель отдае ; запасенную в предыдущем цикле знер гию), ток дросселя замыкается через ;тиристор В, обмотку W + Wj, параллел но соединенные фильтровой конденсатор 5 и нагрузку 6. Разделительный диод 4 заперт обратным напряжением с обмотки W дросселя 3. В момент времени tj отпирается тиристор 7, к обмотке W прикладывается напряжение Е источника питания. Полярность напряжения на обмотках дросселя 3 меняется на противоположную (на фиг. 1 без скобок) и ти ристор 8 запирается. Ток дросселя пе реходит в первичную цепь, дроссель накапливает энергию, поступающую от источника 1 питания. Ток нагрузки поддерживается разрядным током фильтрового конденсатора 5. К прерывателю 2 в прямом направлении . приложено напряжение Wi в момент времени t (фиг. 2) прерыватель 2 отпирается и напряжение Е источника 1 питания прикладывается к обмотке W дросселя 3, На тиристоре 7 появляется обратное напряжение

Wg

Е .

и.

JO&PT W

И ОН запирается, а ток дросселя перехватывается в цепь прерывателя 2 .

Этап накопления энергии дросселем 3 прол;олжается до момента tj (фиг. 2)f при котором прерыватель 2 запирается. Полярность напряжения на обмотках дросселя меняется (на фиг, 1 в скобках).разделительный диод 4 отпирается, ток дросселя, отдающего энергию, замыкается -через диод 4, обмотку Wj и параллельно

-t)

W - V/ 2 1

W, f V W Ct4-t) Г (Ь 2 W - W

M

г 2. 4

где t - t - время проводящего состояния тиристора 7; t. - t - время проводящего состояния прерывателя 2,

t, - t - время, в течение которого открыт разделительНЕЛй диод 4;

t - t, - время проводящего состояния тиристора 8. соединенные конденсатор 5 и нагрузку 6 . К тиристору 8 приложено при этом прямое напряжение ц W, ц - выходное напряжение преобразователя. В момент времени t тиристор 7 отпирается, напряжение на обмотке Wj,-к W падает до величины U . Диод 4 запирается обратным напряжением и ток дросселя 3 замыкается по обмотке W + W и тиристору 8. В момент t, при котором вновь отпирается тиристор 7, процессы повторяются аналогично описанному. В моменты коммутации изменяется коэффициент трансформации дросселя 3 (работают различные обмотки). Поскольку с1мпервитки дросселя должны оставаться неизменными (G W cor,st), ток его в указанные моменты изменяется скачком, что и отображено на диаграммах (фиг. 2). Величина выходногр напряжения в преобразователе является, с одной стороны функцией коэффициентов трансформации между обмотками дросселя, а с другой - определяется соотношением временных интервалов, в течение которых работают ключевые s ieменты. При постоянных -временах накопления и расходования энергии дросселя выходное напряжение минимально ., E-TS Httiin 1-гу Ч +w если прерыватель 2 и тиристор 8 не отпираются, и максимально W2+ W4 max 1-5 V/ если прерыватель 2 и тиристор 8 отпираются сразу же в моменты tp и tg, соответственно (при этом тиристор 7 и разделительный диод 4 в работе не участвуют), гдед- - коэффициент заполнения; t - время, в течение которого дроссель 3 накапливает энергию (t,j t - t(, Т - период работы. Выходное напряжение при постоянном периоде За счет введения дополнительных обмоток дросселя и тиристоров удаетс расширить диапазон регулирования выходного напряжения и улучшить дина мические характеристики преобразователя . Формула изобретения Преобразователь постоянного напря жения в постоянное, содержащий включенные последовательно между входными выводами прерыватель и первичную обмотку накопительного дросселя, ко вторичной обмотке которого через раз делительный диод подключен Фильтровой конденсатор, соединенный с выходными выводами, отличающийся тем, что, с целью расшире ния диапазона регулирования выходного напряжения и улучшения динамических характеристик, накопительный дроссель выполнен, по крайней мере, с двумя дополнительными обмотками, первая из которых через первый дополнительный тиристор подключена параллельно прерывателю, а вторая через второй дополнительный тиристор-параллельно разделительному диоду. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 267705, кл. Н 02 М 3/00, 2.Бирзниекс Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока. М., Энергия, 1974, с. 105, рис. 5-1. 3.Патент США 3320511, кл. 321-2, 1967.