Управляемый ступенчатый преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H02M3/335 

1

Изобретение относится к силовг электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника патания индикаторных устройств на цветных барьерньк электроннолучевых трубках (ЦБ ЭЛТ).5

Известны устройства для пвтання ЦБ ЭОТ, которые содержат источник питания, зарядный и разрядный ключевые элементы и блок управления l, з.

Однако известные устройства обладают ° либо псииженным КПД, большим временем переключения, либо сложны в управлении.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является управляемый ступенчатый преобразователь, содержащий зарядный источник питания .с выходными конденсаторами, управляемый конвертор с зарядным и разрядным ключевыми элементами, связанными с нагрузкой, бпак.. управления и трехобмоточный дроссель, первичная обмотка которого одним концом связана с вькодом управляемого конвертора, а другим - с нагрузкой, .вт(фичнаяс зарядным- ключевым элементом, а третья обмотка связана с разрядным ключевым элементом .

Однако устройство, обладая повышенным КПД, малой инерционностью и большими массогабаритньши показателями, позволяет осуществлять переключение только, на два уровня. .

Цель изобретения - расширения функциональных возможностей устройства.

Эта.цепь достигается тем, что в управляемый ступенчатый преобразователь, содержащий зарядньй источник питания с П последовательно включенными конденсаторами на его выходе с К выводами, управляемый конвертор, один из выходных выводов которого через первичную обмотку трехобмоточного дросселя связан с выводом для подключения нагрузки, а последний через зарядный ключевой элемент, разделительный диод и вторичную обмотку дросселя связан с К-Щ выводом ксжденсаторной цепочки и через разрядный ключевой элемент, другой разделительный диод и третью обмотку дросселя - с K-1-KV1 вьшодом цепочки и другим выходным выводом управляемого конвертора, управляющий вход которого связан с блоком управления, введены М- 2 двухобмоточных дросселя.и М-2 управляемых ксявертора, а разрядный и зарядный ключевые элементы выполнены в виде m-l последовательно включенных узлов, при этом выпрямители всех конверторов включены последовательно через первичные обмотки соответствующе трехобмоточного и двухобмоточных дросселей и заиоунтированы через обмотку одного из вышеупом$шутых дросселей дн- ояом и резистором, вторичная обмотка дросселя высшей ступени одним концом соединена с К вьшодом конденсаторной цепочки, а другим - через разделительный диод с -входом зарядного ключевого элемента, где щ-входы зарядного и разрядного узлов соответствующей ступ ни, вторичнью обмотки дросселей низших ступеней одним концом подключены) к соответствующему выводу конденсаторной цепочлси своей ступени, а другим через дополнительные разделительные ДИОДЫ к соответствующему своей ступени входу зарядного и разрядного ключе-1вых элементов. Кроме того, последовател но с каждой из обмоток дросселей, подключенных к K-WI выводам конденсаторной цепочки, включена .вторичная обмотка трансформатора дополнительного источника, управляющие выходы которого подключены к блоку управления На фиг. 1 изображена функдвсяальная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - то же, вариант исполнения. Преобразователь содержит зарядный источник 1 питания с выходными конденсаторами 2и - 24 управляемые конверторы 3 - 3 с выходными вьгарями телями 4у| - 4 . , трехобмоточньй дроо сель с первичной 5 , вторичной Sg и третьей 5-J обмотками, двухобмо очные . первичными 6;| и 7 н втодроссели с рнчными б 2 и 7, обмотками, зарядные 8у( - 8 (д , разрядные 9 -9-2, разде10 . - 10 лительные диоды, зарядные разрядные 11 - И ключевые элементы конденсате 12 нагрузки, шунтирующие диоды о, и резисторы 14. - 1 блек 15 управления, йлпрямители 4 4 а управляемых конверторов включены последовательно и через первичные обмот ки Sjj, 6f и 7 дросселей подключены к выводу для подключения нагрузки и высокопотенциальной обклахшн первого 3 конденсатора 2, которая в свою очередь через третью обмотку 5 трехобмоточного дросселя и разделительный диод 9j к выходу разрядного ключевого элемента, высокопотенциальная обкладка последнего конденсатора 2 через вторичную рбмогку 72 дросселя и зарядные к/почевые элементы 10 ,- 10 подключена к выходному вькоду и входу разрядного ключевого элемента, высокопотенциальная обКлаД1са второго конденсатора 2 2 через вторищую обмотку 5 2 трехобмоточного дросселя и высоко,потенциальные обкладки остальных конденсаторов, кроме последнего, через вторичные обмотки 6 двухобмоточных дросселей, через разделительные , диоды 82 - 8 - подключена к соответствующим отводам зарядного ключевого элемента, а через разделительные дио-; ды.9 9 2. - к соответствующим отводам разрядного ключевого элемента. Выпрямители 4. - 4 конверторов зашунтированы обратньпу1и диодами 13 -.13з и резисторами 14 - 14 . Преобразователь работает следующим образом. Пусть на выходе блока необходимо получить четыре уровня напряжения U,. Зарядный источник 1 питания и управляемые конверторы - 3 g строятся так, что напряжение на ксшденсаторе 2 равняется уровню напряжения (J. Напряжение на выходе выпрямителя 4 к на конденсаторе 2 равно на выпрямителе 4 и конденсаторе 2 -и,- Uj а на вьгарямителе 4 и конденсаторе 2 - ,. Зарядный я разрядньй ключевые элементы вьгаолнены на динисторах. Блок управления построен таким образом, что при подаче на его вход импульса Установ (Jxf все конверторы закрыты, при подаче импульса Установ U/ открывается конвертор 3 , при подаче Установ импульса открыты конверторы 3 3 2 , при подаче импульса и (Jj открыты все конверторы. Установ На блок управлениязадана следующая программа включения уровней напряжения:0-U,,,-U4;-U,. Когда все конверторы закрыты напряжение (} ксшденсатора 2 через шунтирующие диоды 13 -13-5 прккладывается к выходному выводу, зарядные и разрядные ключевые элементы при этом закрыты, на вькоде формируется уровень напряжения. При подаче на вход блока управления импульса Установ 1/2 открывается конвертор . Так как ток в первичной обмотке 5 дросселя мгновенно не изменяется, то в первый момент все напряжение вьтрямителя 4 конвертора 3 прикладьтается к этой обмотке, а на вторич ной обмотке 5 2 развивается импульс напряжения, который через разделительный диод 8 пробивает заряшый ключевой элемент 10 . конденсатор 12 нагрузки заряжается через цепочку диод 8 , элемент ,. имеющую, малое внутреннее сопротивление, почти мгновенно, так как суммарная емкость конденсаторов 2 и 2 2. выбирается на два - три порядка выше емкости конденсатора 12 нагрузки до уровня Ua . Для конвертора .3 не существует инерционного звена на входе н ой выходит в режим за небольшое время. Как только напряжение на входе его достигает заданного уровня U2 . разделительньй диод 8 закрывается, и ток от рядного источника не потребляется. Заданный урсьвень напряжения U2 поддерживается конвертором .3 . При подаче на вход устройства импульса Установ .Он конвертор 3 закрывается, напряжение на его выпрямителе 4 становится равным нулю, но емкость 12 нагрузки мгновенно не разряжается и прик ладывается к первичной обмотке 5 у дрос селя, развивая на его вторичной 52 н третьей 5 - обмотках импульс напряжения обратной полярности по сравнению с первым случаем. Зарядные ключевые элементы находятся в отключенном состоянии. а импульс вобмотке 5 пробнвает разрядные ключевые элементы 11 - 11 а и емкость 12 нагрузки . через цепочку элементов 11 - 11 j диод 9 имеющую малое внутреннее сопротивление, раз ряжается до уровня .и. за малоевремя. На выходе формируется уровень напряжения и.. При подаче на вход устройства импульса Установ Uj открываются коиверторы 3 ; и 3,. на вторичной обмотке 6 дросселя развивается импульс напряжения, которьй через. диод 8 гфобивает ключевой элемент Ю а следовательно - lOj и емкость 12 нагрузки через цепочку элементов lOj и 1О, диод 8., имеющую малое внутреннее сопротивление, заряжается до уровня (Ji, формируемого на ксядёнсаторах 2 /j - 2 у Конверторы 3 и 3 2. за малое время 790 6 выходят в заданный режим работы, закрьшая зарядные лючевые элe Teнты, и формируют уровень выхогщьос напряжений U ,. При подаче на вход устройства импульса Установ 1)4 открьтаются конверторы 3 - 3 , на обмотке 72 дросседя развивается импульс напряжения, пробнвающЬсй зарядные ключевые элементы 10 - 10 Аналогичным образом на входе формирует уровень напряжения. Теперь при подаче устройства импульса Установ 0 конвертор 3 закрьшается; на вторичной обмотке 62 дросселя развивается импульс обратной полярности, пробивающий разрядный ключевой элемент 11 и емкость нагрузки через цепочку элемент 11 , диод 9 с малым внутренним сопротивлением разряжается до уровня, формируемого на конденсаторах 2 - 2 ,. Здесь необходимо, отметить, что при программе Установки уровней в возрастающей степени и потом снятии до нивдшго уровня разрядные ключевые элементы выполняются « пороговое напряжение nopj/ и- n-jf при программе, где смена уровней любая. Разрядные ключевые элементы выполняются на пороговые напряжения, начиная с верхнего уровня на напряжения Ovi-Uh- i U. 2, Уц- UH-T, и т. д., т. е. . каждьй последующий элемент выполняется на более высокое пороговое напряжение. В устройстве на фиг.2 в цепь разряда ведены дополнительные управляемые источники 16н 17 с выходными трансформаторами 18 и 19, вторищ1ь1е обмотки которых включены в цепи разряда нижних уровней напряжения. Отличие предлагаемого устройства от известного заключается в случае разряда с более верх-. ° ТРошя на менее низкий, в разрядных цепях нижних уровней на обмотках трансформаторов дополн{ггельных источников формируется импульс напряжения с полярностью,-препятствующей пробою разрядных. ключевых элементов, этих уровней, в слу разрядного ключевого элемен более верхнего уровня импульс формируется на выходе устройства. . После окончания импульса размагничивание сердечника, трансформатора 19 (18) производится либо G помощью диода 20, . либо с помощью дополнительной обмотки 21 и диода 22. Источник 1 выполняется как стабилизированным полностью, так и частично (стабилизировано только напряжение на к.рнденсаторе ). Для увеличения надежности между сосхгветствующей обкладкой конденсатора и выходным выводом включается диод 23. При этом напря жение на выходе не превышает суммарно го напряжения на конденсаторах. Резисторы 14 - 14д служат для разряда емкости нагрузки при отключении блока н задания режима работы дросселей. Формула изобретения 1. Управляемый ступенчатый преобразо ватель, содержащий зарядный иcтoчJiИK пи тания с И последователыю включенными ксиденсаторами на его выходе с К выводами, где И - число ступеней выходного напряжения, а К - вьюод ксшденсаторной цепочки соответствующей .ступени, управляемый конвертор, один из выходных выводов которого через первичную обмотку грехобмоточного дросселя связан с выводом для подключения нагрузки, а последний через зарядный ключевой элемент, разделительньй диод н вторичную обмотку дросселя связан с К-hi выводом конденсаторной цепочки и через разрядный ключевой элемент, другой разделительный диод и третью обмотку дросселя - с K-iвыводом цепочки и другим выходным выводом управляемого конвертора, управляющий вход которого связан с блоком управления, отличающийся тем что, с целью расширения функцисжальных возможностей, он снабжен и -2 двухобмоточными дросселями и управляемыми кшверторами, а разрядный и зарядньй . ключевые элементы выполнены в виде И - 1 последовательно включенньк узлов при этом вьтрямители всех конверторов соединены последовательно через первичные обмотки соответствующих трехобмоточного и двухобмотошых дросселей и зашунтированы через обмотку из вышеупомянутых дросселей диодом н резистором, вторичная обмотка дросселя высшей ступени одним концом соединена с К выводом кс 1денсаторной цепочки, а другимчерез разделительный диод с ум-входом зарядного ключевого элемента, где /77 входы зарядного и разрядного узлов со ответствующей ступени, вторичные обмотки дросселей низших ступеней одним концом подключены к соответствующему выводу ксжденсаторной цепочки своей ступени, а другим - через дополнительные разделительные диоды к соответствующему своей ступени входу зарядного и разрядного ключевых элементов. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что последовательно с каждой из обмоток дросселей, подключрнных к К- Wi выводам ксяденсатор- ной цепочки, включена вторичная обмотка выходного трансформатора дополнительного источника, управляющие входы которого подключены к блоку управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3659190, кл. 323/221, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 4О8290, кл. G05 F 1/65, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР № 594564, кл. Н О2 М 3/335, 1976. 4.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2546999/24-О7, кл. Н О2 М 3/335, 1977.

I X

«4

- .

л тГ НйШтЙ1Д„, 14 ±% 4Дд5й345 т Q i СЖ 22Е 1 ЗЙ г4- - - т . 7 л