Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания @ нагрузок Советский патент 1982 года по МПК H02M7/155 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования переменного напряжения в постоянное. , Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, где основным узлом Преобразования является однотактный вьтрямитель, а нагрузка подключена параллельно к выходному выводу выпрямителя 1.

По однофазной схеме в однотактном выпрямителе протекает импульс тока в течение одной половины периода, в двухфазной - в течение первой половины периода через один диод, а в течение второй половины периода Через йругой диод. Однофазный клпрямитель нагружает полупериоды переменного напряжения на обмотках трансформатора несимметрично и искажает форму тока через обмотки трансфор матора. Таким образом, сильно падает коэффициент использования трансформатора и увеличиваются габариты, вес и стоимость трансформатора. Поэтому применение однотактных однофазных выпрямителей в более мощных устройствах обычно затруднено. Предпочтительнее применять двухфазные выпрямители.

поскольку .трансформатор нагружен сим метрично, т.е. во время обоих полупериодов через диоды протекают равномерные токи-и имеется улучшенная форма кривой токов в первичных и вторичных обмотках трансформатора, высркий коэффициент использования трансформатора и большое значение коэффициента мощности. Ток протекаtoет через диод в те моменты времени, когда он включен .в проводящем направлении под воздействием приложенного к нему прямого напряжения. Исходя из этого двухфазную схему выпрямителя

5 можно рассматривать как сочетание двух однофазных, у КОТОЕ ИС питающие напряжения сдвинуты по фазе на ISO друг относительно друга и работают на обвопо нагрузку. Оба полупе20риода нагружаются равномерно, и учитывая, что диоды одинаковые, величины импульсного тока через диоды выпрямителей равны. За период протекает через каждый диод один иМ25пульс тока. Следовательно, если заменить общую нагрузку двумя отдельно подключенными на эти однофазные выпрямители нагрузки или нагрузить один источник питайия (обмотка транс30 I форматора) параллельно прдключенными нагрузками через два протиЕофазно подключенные диоды, то при равенстве нагрузок, т.е. при равен стве нагрузочных токов, эти два однофазных выпрямителя в. сумме работают на трансформатор как один двух фазный выпрямитель. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания п нагрузок, содержащий трансформатор с первичной и вторичйой обмотками, коммутирующих элементов, п диодноемкостных цепочек, каждая из которых общей точкой через отдельный коммутирующий элемент подключена к соответствующему выходному выводу 2 Недостатком этого преобразователя являютсязначительные потери мощ ности на диодах выпрямителя за счет протекания по ним суммы токов всех нагрузок, что приводит к снижению коэффициента полезного действия (КПД), особенно при малых выходных напряжениях, и усложнению устройств Цель изобретения -повышение КПД и упрощение устройства. Поставленная цель достигается те что в преобразователе переменного напряжения в постоянное для питания п нагрузок, содержащем трансформатор с первичной и вторичной обмотка ми , п коммутирующих элементов, п диодно-емкостных цепочек, каждая из которжлх общей точкой через отдельны коммутирующий элемент подключена к соответствующему выходному выводу, каждая из диодно-емкостных цепочек параллельно подключена к выходным выводам вторичной обмотки трансформатора, причем сумма нагрузочных то ков первых k нагрузок равна сумме нагрузочных токов осд-альных (п-k) нагрузок.. Кроме того, к выводу вторичной обмотки трансформатора каикдый из диодов первых k диодно-емкостных це почек подключен одной полярностью, а каждый из диодов (n-k) диодноемкостных цепочек - противоположной полярностью. Е данном преобразователе предусмотрено также выполнение вторичной обмотки в виде двух последовательно соединенных секций, причем каждый из диодов первых k диодно-емкостных цепочек подключен к началу одной секции, а каждый из диодов (n-k) дмодно-емкостных цепочек подключен той же полярностью к Концу другой секции вторичной обмотки. На фиг. 1 и 2 представлены схема преобразователя переменного напр гжения в постоянное для питания п нагрузок; на фиг. 3 и 4 - cxeNbJ конденсаторного накопителя. Переменное напряжение со вторичной обмотки трансформатора 1 выпрямляется п разделительными диодами 2, сглаживается конденсаторными накопи-, телями Зв виде конденсатора и no.qaется через п коммутирующих элементов 4 на п нагрузок 5, вторые выводы которых подключены к общей шине 6, при равенстве сумм нагрузочнйх токов первых k нагрузок 5 и нагрузочных токов остальных (n-k) нагрузок 5, причем первые k диоды 2 выводом одной полярности, а остальные (n-k) диоды 2 выводом другой полярности подключены к выводу вторичной обмотки трансформатора 1. Втрричная обмотка трансформатора 1 может быть э двух секциях (фиг.2), причем первые k диоды 2 выводом одной полярности подключены к началу одной секции, а остальные (n-k) диоды 2 выводом этой же полярности подключены к концу другой секции вторичной обмотки трансформатора 1. В случае отключения на каком-либо из первых k выходов одной или нескольких нагрузок 5 одновременно, отключается на каком-либо остальном из (п-k) выходов одна или несколько нагрузок 5, чтобы соблюдалось равенство сумм нагрузочных токов в первой и второй группе нагрузок 5. Напряжение на конденсаторах накопителей 3 отключенных выходов возрастает почти до амплитудного значения, однако от вторичной обмотки трансформатора 1 эти напряжения отделены диодами 2. Таким образом, эти напряжения не могут повлиять на напряжение вторичной обмотки трансформатора 1, а следовательно, на другие входы преобразователя. Для повышения фильтрующих свойств конденсаторного накопителя 3 после-, довательцо конденсатору 7 накопителя 3 подключен либо резистор 8 (фиг. 3), либо индуктивность 9 (фиг. 4). Условия преобразования предусматривают, что характер нагрузочных токов известен и существует возможность их сгруппировать по нагрузочным ТОК9М. Если число п довольно болвшое, такое группирование всегда возможно.. Практическим примером группирования Нагрузок является электрй ческая схема, состоящая из п логических микросхем. Изменением логического состояния микросхем изменяются и режимы элементов электрической схемы, и, следовательно, потребляемая ими мощность, которая отражается в нагрузочных токах, определена изменениями уровней. Кроме того, при скачкообразных переходах от одного логического состояния в другие могут дополнительно появиться импульсы тока значительной амплитуды. в том числе и малой длительности, которые оказывают влияние на другие микросхемы,вызывая, например, через цепь питания изменения их состояния Иногда используются для устранения подобных взаимных влияний дополнительные схемные средй.тва, например применение И отдельных узлов питани Каждая логическая микросхема име ет определенное количество логических состояний, следовательно, и определенное количество уровней нагру зочных токов. Анализ показывает, что « .большинстве случаев известна временная последовательность уровней нагрузочных токов. После такого анализа можно сравнивать характер нагрузочных токов каждой микросхема и, следовательно, группировать их на две группы так, чтобы cyuojsa нагрузочных токов первой и вторюй груп были равны. Требования х точности суммарных токов не жесткие. Практически достаточна точность 10%, при которой КПД преобразователя еще не I падает И изменения формы кривой на: пряжения в обмотках трансформатора незначительны. Применение в преобразователе в качестве выпрямительных диодов разделительных диодов позволяет сущест венно повысить КПД преобразователя упростить его. Формула изобретения 1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания п нагрузок, содержащий трансформатор с первичной и вторичной обмотка ми, п коммутирующих элементов, п диодно-емкостных цепочек, каждая из котоЕядх общей точкой через отдельный коммутирующий элемент подключена к соответствующему выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и упрощения, каждая из диодно-емкостных цепочек параллельно подключена к выходным выводам вторичной обмотки трансформатора, причем сумма нагрузочных токов первых k нагрузок равна сумме нагрузочных токов остальных (п-k) нагрузок. 2.Преобразователь по п. 1, о тличаюиййся тем, что к выводу вторичной обмотки трансформатора каждый из диодов первых k диодноемкостных цепочек подключен одной полярностью, а каждый из диодов (n-k) диодно-емкостных цепочек - противоположной полярностью.. 3,Преобразователь по п. 1, отличающийся тем что вторичная обмотка 4:рансформатора выполнена в виде двух последовательно соединенных секций, причем каждый из диодов первых k диодно-емкостных цепочек подключен к началу одной секции, а каждый из диодов (п-k) диодноемкостных цепочек подключен .той же полярностью к концу другой секции вторичной обмотки. Источники информации, принятале во внимание при экспертизе. 1.Рогинский В.Ю. Расчет устройст18 электропитания аппаратуры электросвязи. М., «Связь, 1972, с. .43-51, 96-95, рис. 2.1, табл. 2.1. 2.Авторское свидетельство СССР 633123, кл. Н 02 М 7/06, 1975.