Регулируемый преобразователь постоян-НОгО НАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02M3/335 

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике преобразования постоянного тока в постоянный, и может быть использовано в качестве многоканального централизованного стабилизированного источника питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий инвертор с транзисторными ключами и выходным трансформатором 1.

Недостатком известного устройства яв- )Q ляется ограниченная область применения изза высокого уровня пульсаций тока во входных шинах, а также применение преимущественно в одноканальных источниках питания из-за прямоугольно-ступенчатой формы переменного напряжения на обмотках выход- 15 ного трансформатора.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и функциональному назначению регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий дроссель, включенный последовательно в его 20 входную цепь, и два инвертора с общим трансформатором, к обмотке которого подключен своим входом выпрямитель с конденсатором на выходе, причем каждый ключ одного инвертора выполнен на транзисторе, а второго - в виде последовательной цепи, содержащей транзистор и диод 2.

Недостаток известного устройства ограниченная область применения из-за высокого уровня пульсаций тока во входных шинах, обусловленный тем, что дроссель преобразователя выполнен двухобмоточным, изза чего ток, потребляемый преобразователем изменяется дискретно.

Цель изобретения - снижение уровня входных пульсаций тока в преобразователе.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве каждый ключ первого инвертора одним выводом соединен с одноименным выводом соответствующего ему ключа второго инвертора, упомянутый дроссель включен двухполюсником.

На фиг. 1 представлена схема регулируе-. мого преобразователя; на фиг. 2 - вариант исполнения двух ключей инвертора; на фиг. 3 и 4 - варианты исполнения устройства (мостовой и полумостовойX; на фиг. 5 приведены осциллограммы напряжений и токов в цепях преобразователя, где а ток дросселя - ток конденсатора Ц; в-напряжение на обмотке трансформатора Ujp. Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит дроссель 1, включенный последовательно в его входную цепь, и два инвертора с общим трансформатором 2: первый инвертор- с ключами 3 и 4, соединенными с выводами 5 и 6 трансформатора 2, и второй - с ключами 7 и 8, соединенными с выводами 9 и 10 трансформатора 2. К обмотке 11 трансформатора 2 подключен своим входом выпрямитель 12 с конденсатором 13 на выходе Ключи 3 и 4 первого инвертора выполнены на транзисторах; их базы соединены с широтно-импульсным модулятором 14. Ключ 7 второго инвертора состоит из последовательной цепи транзистора 15 и диода 16, ключ 8 - из последовательной цепи транзистора 17 и диода 18. Базы транзисторов 15 и 17 соединены с генератором 19 прямоугольных импульсов. Отрицательные выводы ключей 3 и 4 соединены с отрицательными выводами ключей 7 и 8 соответственно. Дроссель 1 выполнен однообмоточным и включен последовательно во входную шину преобразователя. Конденсатор 13 образует фильтр низких частот благодаря большой емкости. Нагрузкой преобразователя является резистор 20. Вариант ключа 7 (фиг. 2) выполнен в виде последовательной цепи транзистора 15 и и диода 21, а ключа 8 - в виде последовательной цепи транзистора 17 и диода 21. Мостовой преобразователь (фиг. 3) содержит первый инвертор, выполненный на трансформаторе 2 и ключах 3, 4, 22 и 23; второй инвертор, выполненный на трансформаторе 2 и ключах 7, 8, 22 и 23. Положительный вывод ключа 3 соединен с положительным выводом ключа 7. Отрицательный вывод ключа 4 соединен с отрицательным выводом ключа 8. Полумостовой преобразователь (фиг. 4) содержит первый инвертор, выполненный на трансформаторе 2 и ключах 3 и 4; второй инвертор, выполненный на трансформаторе 2 и ключах 7 и 8. Положительный вывод ключа 3 соединен с положительным выводом ключа 7. Отрицательный вывод ключа 4 соединен с отрицательным выводом ключа 8. Устройство работает следующим образом. В интервале времени О-.t ( (фиг. 5) открыты транзисторы ключей 3 и 7. При этом к ключу 7 приложено обратное напряжение и диод 16 закрыт. Через ключ 3 часть обмотки трансформатора 2 (от вывода 5 к среднему выводу) и дроссель 1 идет ток, величина которого равна среднему значению тока дросселя 1, потребляемого преобразователем. В этом интервале времени ток нагрузки 20, приведенный к части первичной обмотки трансформатора 2, больше тока дросселя 1, и нагрузка 20 питается одновременно и током дросселя 1 и током разряда конденсатора 13. При этом величина напряжения на части первичной полуобмотки трансформатора 2 ниже величины входного напряжения. Соответственно в дросселе 1 накапливается энергия, а его ток возрастает. Величина изменения тока дросселя 1 тем меньше, чем выше индуктивность дросселя 1. Напряжение на конденсаторе 13 за счет большой его емкости в течение всего интервала времени О-t |(фиг. 5) остается практически неизменным. Соответственно ток нагрузки 20 также остается неизменным (при неизменной нагрузке, ток разряда конденсатора 13 убывает по абсолютной величине, а напряжение на обмотках трансформатора 2 (фиг. 5в) остается практически неизменным. В интервале времени t-i-t (фиг. 5) ключ ,3 закрыт, а транзистор 15 открыт. В момент времени 11 коэффициент трансформации трансформатора 2 мгновенно изменяется но ток дросселя 1 (фиг. 5а) остается неизменным в силу закона непрерывности магнитного потока дросселя. Ток дросселя 1 проходит уже не через часть первичной полуобмотки, а через всю первичную полуобмотку трансформатора 2 (от вывода 9 к среднему выводу). В этом интервале времени величина тока нагрузки 20, приведенного уже ко всей первичной полуобмотке трансформатора 2, меньше величины тока дросселя 1. Соответственно нагрузка 20 питается лишь частью тока дросселя 1, а остальной частью его токи заряжается конденсатор 13. При этом величина напряжения на первичной полуобмотке трансформатора 2 выше величины входного напряжения преобразователя. Соответственно дроссель 1 возвращает энергию, накопленную в интервале времени О-t(фиг. 5а), а ток его убывает. Величина изменения тока дросселя 1 в ин- тервале времени ti-1г(фиг. 5а) тем меньше, чем выше индуктивность дросселя 1. Напряжение на конденсаторе 13 за счет большой его емкости остается в течение всего интервала времени 11-12 практически неизменным и равным напряжению в интервале времени О-t Соответственно ток нагрузки 20 также остается неизменным (при неизменной нагрузке), ток заряда конденсатора 13 убывает, а напряжение на обмотках трансформатора 2 (фиг. 5) остается практически неизменным, таким же, как и в интервале времени О-t . В интервалах времени i f-tз и tj-t (фиг. 5) в преобразователе происходят аналогичные процессы. При этом в интервале времени tj-ij открыты транзисторы ключей 4 и 8, а ключи 3 и 7 закрыты; в интервале времени t3-t открыт только ключ 8. Полярность напряжения на обмотках трансформатора изменилась, но его величина осталась такой же, как в интервале времени O-ta.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий дроссель включенный последовательно в его входную цепь, и два инвертора с общим трансформатором, к обмотке которого подключен своим входом выпрямитель с конденсатором на выходе, причем каждый ключ одного инвертора выполнен на транзисторе, а второго - в виде последовательной цепи из транзистора и диода, отличающийся тем, что., с целью

уменьшения входных пульсаций тока, каждый ключ первого инвертора одним выводом соединен с одноименным выводом соответствующего ему ключа второго инвертора, упомянутый дроссель включен двухполюсником.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 491941, кл. G 05 F 1/64, 1972.

IS

21

(Риг. 2

сриг. f J 4