Управляемый ступенчатый преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к силовой эпек гротехнике и может быть использовано в качестве вторивдого источника питания инДикаторнь1Х устройств на цветаых барь ерных ЭЛТ. . По основному авт. св. № 79ОО84, -описан управляемьй ступенчатый преобразователь, содаржащий зарядный источник питания с п последовательно включенными конденсаторами на выходе с к вьшодами, где п - число ступеней выход ного напряжения, к - вывод конденсационной цепочки соответствующей ступени, управляемьй конвертер, один из выходных выводов которого через первичную обмотку трехобмоточного дросселя связа с.выводом для подключения нагрузки, а последний через зарядный ключевой элемент, разделительный диод и вторичную обмотку дросселя связан ,с к- m вьшодом кеяшенсаторной цепочки и через разрядный ключевой элеменит, другой разделитепьньй диод и третью обмотку дросселя С К-1-ТГ1 выводом цепочки и другим выходным вьюодом управляемого конвертора, управляющий вход которого связан с блоком управления, кроме того, он снабжен Л -2 двухобмоточными Щ)дсселямн и п-2 управляемыми конверторами, а разрядный , и зарядньй ключевые элементы вьтолнены в виде п -1 последовательно включенных узлов, при этом выпрямители всех конверторов соединены последовательно через первичные обмотки соответствующих трехобмоточного и двухобмоточного дросселей и зашунтированы через обмотку одного из упомянутьк дросселем диодом и резистором, вторичная обмотка дросселя высшей ступени одним концом соединена с X выводом конденсаторной цепочки, а другим через разделительньш диод - с m входом зарядного ключевого элемента, где m - входы зарядного и разрядного узла соответствующей ступени, вторичные обмотки дросселей низщих ступеней одним концом подключены к соответствующему вьтоду конденсаторной цепочки своей сту39пеня, a другим через дополнительные раз р1елвтельные дноды - к соо1ветствую тему своей ступени BXOJ зарядного и разрядного клкзчевых элементов. Данное устройство обдпаДает повышенным КПД, малыми ннерцисиностью и массо-габаритными показа телами Ш . Однако устройство не позволяет осуществить переключение уровней. вы5содно го напряхдания по любой программе управления иимеет недостаточно высокое качество напряжения ;на вершине импульсов из-за ВЛИЯНИЯ импульсов управления зарядного и разрядного узлов после формирования вершины импульса- выходного напряжения. Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение качества выходного напряжения. Поставленная целЬ достигается тем, что в управляемом р упенчатом преобразователе по авт св. № 79ОО84, все дроссели выполнены трехобмоточными, а соответствующий выход разрядного ключевого элемента через дополнительный разрядный ДИОД и третьи обмотки дросселей подсоединены к соответствующему вьюоду конденсаторной церочки, образуя Я0пь разряда, при этом вторые выводы вторичных обмоток дросселей связаны только с соответствующими входами зарядного ключевого элемента, В устройство могут быть введены также обратные, шунтирующие и развязьшающие диоды, при этом одаи из концов вторичных обмоток дросселей соединены с соответствующим выводом конденсаторной цепочки через развязыварэщие диоды, включенные в направлении про гекания тока заряда, а через обратные диоды - с выходным вьюодом устрой ства, причем каждый из выходов разрядного ключевого элемента через шунтирующий диод Подсоединен к соответствую пюму выводу конденсаторной цепочки. На чертеже изображена функцисжалЕ ная схема устройства. Для упроо ения показана схема на че« тыре уровня выходного напряжения. Ступенчатый преофазоватеяь содер« жиt заряшый источник питания 1с выходными конденсаторами 2| - 2jj, урравляемые конверторы 3,- вьосотыми выпрямителями 4|- 4з, ко.торыз соешг нены .йоспедователыю через первичные o6MotKB фосоелей 51.1 - 5 , Каждый фоссель содержит также вторичные обм 4 кв Sj.j Sj.j и третьим обмотхи Sj-j SjV; . Выходные вытфямители конверторов через первичные обмотки дросселей зашунтированы диодами 6 j i. 63 и резйсторами 7{ - 7 . Узел заряда 8 вььПолнен в виде последовательно включенных ключевых элементов 8) - 8, , а уззл разряда 9 - 43 последовательно в;ключенных ключевых элементов 9{ Вторичные обмотки указанных дросселей одним из своих выводов через дополнительнью разделительные диоды lOj/ - 10 подключены к соответству- юшему входу ключевых элементов узла заряда, а ;фугие вьшоды вторичных об- йоток связаны с соответствующими своей ступени выводами конденсаторной цепочки через развязьюающие диоды 11, - 11 и с выходным вьюодом устройства через обратные диоды i2 - 12j . обмотки дросселей соединены послг вательно с разрядными диодами 13, - иj, и эти цепочки включены между выходными выводами разрядной цепочки и выводами конденсаторной цепочки нижней ступени, между которыми включены шунтирующие Диоды 14J- - 14.Блок управления 15 связан с управляющими входами управляющих конверторов. Преобразователь работает следующим «бразом. Пусть на выходах блока необходимо получит ь четыре уровня йапряжения: U . Зарядный источник питания 1 и управляемые конвертфы 3,- 3 строятся таким образом, чтр напряжение на , равно 11(, напряжение конденсатфе 2 2, и выпрямителе 4, на конденсатфе 22 и выпрямителе t, равно конденсаторе 2) и BbUi прямителе 4 - конденсаторе 2(| н вьпгрямателе 4j - Зарядный 8 и разрядаый 9 узлы вьтлняются в виде последовательноГ9 включения ключевых элементов - динисторов. Конденсатсфная цепочка, узлы разряда и заряда имеют выводы, соответствующие заданному уровню выходного напряжения. Блок управления построен таким образом, что при подаче на его вход импульса Установ. Ur все конверт(фы закрыты, при подаче импульса Установ. 2 открывается конвертор 3, , при подаче импульса Установ. I), открываются конберторы 3j , Зз , при подаче иммульса Уставов. If вое конверторы от крыты. 592 Для. пояснения принципа работы устройства гфедпопожим, что на блок управления задана следующая программа вклкхченйя уровней напряжения: В то время, когда все конверторы закрыты (импульс Установ. U( на входе) напряжение Uf конденсатора 21 через цщстярувэщие диоды 6i - 6, прикладыватвся(:,К выходному выводу устройства aa рйднью иразрядные ключевые элементь при этом аайры-йь, на выходе уровень напряжения Ifj. . ,: riptt подаче на вход импульса управления Установ, и открывается конвертор |3|, и так как ток в первичной, обмотке дросселя 5)-( мгновенно иамен211гьсяHie может, то в первь1й момент все .напряжейие выпрямителя 4, прикладывается к этой обмотке, а на вторичной обмотке дросселя сформируется импульс напряаюния, который через диоды 11, И lOf пробивает зарядный ключевой элемент 8| . ЕМКОСТЬ нагрузки заряжается через цепочку: диоды 11, и lOi , элемент 81 , имеющую малое внутреннее со1фотивление, почти мгновенно, так как суммарная ёмкость конденсаторов 2( и 22 вь1бирается на два - три порядка выше емкости нагрузки, до уровня 1. Для конвертора 3| не. существует инер- ;(ционного звена на вькоде и он выходит в режим за небольшое время. Как. только напряжение на выходе достигает заданного уровня 1/2, блокирующий диод 12, отключает зарядный источник от цепи заряда, ток через, ключевой элемент становится равным нулю и он отключается. п„ о основном же устройстве на момент формирования вершины на емкости нагрузки прикладывается напряжение на конденсаторе 2 и вторичной обмотке 5(-2 э зарядный источник отключается только после отключения ключевого элемента 8| , т.е. в тот момент, когда ток-через него становится равным нулю после окончания переходного процесса в данной цепи, что приводит к искажению вершины импульса в момент формирования. В то же время на третьей обмотке 5i- формируется импульс напряжения, препятствующий случайному пробою разрядного узла, чем повышается надежность работы устройства. При подаче на вход импульса управленвя Установ. J напряжение на выходе конвертора становится равным нулю. . 46 но емкость нагрузки мтаовенно разр якться не может, н напряжение прикладывается к первичной обмотке рроссепл 5|-, . развивая на его вторичной 5 i-2 и третьей обмотке 5,.j импульс напряжения обратной полярности. Зарядные клю-чевые элементы находятся в отключенном СОСТОЯНИИ (их пробою «penSTciByeT импульс, .развиваемый в обмотке 5 (-2 импульс в обмотке 5(-j прибивает раз- рядные ключевые элементы 9(.- 9 , а емкость нагрузки через цепочку: -9 - днод 14 ( разряжается до уровня напряжения на конденсаторе 2, (емкость которого ffloгo больше емкости нагрузки) за малое время. На выходе формируется уровень напряжения Uj. При подаче на вход импульса управг ления Установ. 1/3 включаются конверторы 3f к.З.-, на первичных обмотках 5 и 5(-t дросселей, а следовательно, и на вторичных 51-у к Sj -2 развиваются импульсы напряжения, пробивающие заряд- ные ключевые элементы 8f и 83 i и за- ряд емкости нагрузки происходит По цепи: верхняя обклашса конденсатора 2, - диоды 11 и lOj - элементы 83 и 8; до уровь ня напряжения Ц, и как только выходное напряжение достигнет заданного уровня происходит отключение зарядного исто ника и выключение зарядного узла через блокирующий диод 122 При подаче на вход импульса Установ. и, включается конвертер 3j , заряд емкости нагрузки происходит по цепи: верхняя обкладка конденсатора 24 - Диоды 11.J н Юз - элементы8} г Sj и 8( При достижении заданного уровня Uj;через блокирующий диод 12j происходит отключение зарядного источника и зарядного УЗЛО:.. . При подаче импульса Установ. Uj конвертор 3j отключается, на его третьей обмотке 5j- формируется импульс, прив(дящий к пробою разрядного ключевого элемента 9 . Разряд емкости натрузки происходит по цепи: элемент 9j - диод 14, до уровня Uj, . При подаче импульса Установ.. U, отключаются конверторы 3, и 3 , ик пульсы напряжения, формирующиеся на третьих обмотках дроссюлей 5j-j и , приводят к пробою элементов 9j , 9 и 9, и разряд емкости нагрузки происходит по цепи: элементы 9 , 92 и 9| , диод 14| до уровня Uj. Данное усовершенствование позволяет переключать уровни напряжения по,; любой заданной программе, что значитель но упрощает функциональную аппаратуру tra дика торных yctpoficTB, так как позвоаяет исключать иеоый узел управленгэ в системе машина-оператор, при больших частотах Нерключения уровней и малых их ьрбМбйдх {менее 50 млс), а также повысить качество выходных напряжений, что позвсшяет. повысить четкость а качбство читаемой ннфсфмации. Формула изобретения 1, Управляемый ступерчатый преоб эазователь по авт. св. Nj 79О084, о. т л и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей все {фоссела выполнены трехобМоточными а соответствующий выход разрядного клю чевого элемента через дополнительный разрядный диод и третьи оёмотки дроссе. лей подсоединены к соответствующему вьюоду конденсаторной цепочки, образуя цепь разряда, При этом втсрые вьюоды вторич... НЬЕС обмоток гфосоелей связаны только с соответствующими входами зарядного ключевотч элемента, 2, Преобразователь по п. 1, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, в него введены обратные, щунтирующие и развязывающие диоды,, при этом одни из концов вторичных обмоток дросселей соеданены с соот тствуюшим выводом ксжшнсаторной цепочки через развязьюающие диоды, включенные в направлении протекания тока заряда, а через обрат ные диоды - с выходаым выводом устрсйства, причем каждый из выходов разрядного ключевого элемента через шунтфующий диод подсоединен к соответствующему вывоод кмденсаторной цепочки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 9OOQ4, кл. Н 02 М 3/335, 1973.

ь.