Конвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

I

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания.

Известны конверторы, содержащие ключевой усилитель мощности, фильтр нижних частот, блок управления ключевым усилителем, выводом питания, соединенный с выходом через пороговое устройство и резистор, связывающий входные и выходные выводы 1J.

Недостатком данного устройства является отсутствие гальванической развязки между входом и выходом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является конвертор, к блоку управления которого подключен формирователь плавного запуска, при .этом питание блока управления и формирователя производится от выпрямителя, содержащего трансформатор, работающий на частоте сети z.

Недостатком известного устройства является сравнительно низкие массогабаритнью показатели, обусловленные использованием сетевого трансформатора и низкая надежность при малых токах нагрузки и холостом ходе за счет появления прерывистого тока в выходной цепи,

Цель изобретения - улучшение массо-габаритных показателей устройства при сохранении гальванической развязки входа и выхода, и-повышение надежности конвертора,

Поставленная цель достигается тем, что в конвертор, содержащий узел управления, выходом подключенный к . управлякяцему входу ключевого усилителя мощности с выходным выпрямителем и выходным фильтром, а входом с выходным выводом, а также формирователь плавного пуска, введены выходной пороговый элемент, электронный ключ и интегрирующая цепь, вход которой подключен к входному выводу 39 усилителя мощности, а выход - к входу формирователя плавного пуска и выходу электронного ключа, причем вход последнего подключен к выводу питания узла управления и через пороговый элемент к выходному выводу, при этом выход формирователя плавного пуска соединен с управляющим входом ключевого усилителя мощности Кроме того, вход выходного фильтра подключен ыерез введенный дроссел насыщения к выходу выходного выпрями теля, параллельно выходным выводам которого включена дополнительная цепь, состоящая из последовательно соединенных диода, резистора и кон,денсатора, причем последний зашунтирован вторым резистором. Структурная схема конвертора пока зана на чертеже. Конвертор содержит узел 1 управления, выходом подключенный к управляющему входу 2 ключевого усилителя 3 мощности с выходным выпрямителем и выходным фильтром , а входом с вы ходным. выводом 5, формирователь 6 плавного пуска, содёржа1дий пороговый элемент 7, соединенный с входом дифференцирующей цепи 8 и выводом питания формирователя 9 импульсов во буждения, вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепи, а выхо образует выходной вывод формировател плавного пуска, вход которого через интегрирующую цепь 10 подключен к входному выводу 11 ключевого.усилителя мощности. Кроме того, выход интегрирующей цепи подключен к выходу электронного ключа 12-, который может быть выполнен на оптроне 13 и ис полнительном элементе 14. Вход электронного ключа подключен к выводу питания 15 узла управления и через выходной пороговый элемент 1б к выходному выводу. Вход выходного фильт ра подключен через дроссель 17 насыщения к выходным выводам выходного выпрямителя усилителя мощности, причем параллельно выводам последнего подключена цепь из последовательно включенных диода 18, резистора 19 и конденсатора 20, зашунтированного .вторым резистором 21. Выход формирователя 6 плавного пуска подключен к управляющему входу 2 усилителя мощности. Устройство работает следующим образом. При подключении входного вывода 11 к источнику первичного напряжениу. происходит заряд выходного конденсатора интегрирующей цепи 10. При достижении напряжения на этом конденсаторе заданного значения, с помощью порогового устройства 7 подается питание на формирователь 9 импульсов возбуждения. Коэффициент заполнения импульсов монотонно возрастает в соответствии с действием дифференцирующей цепи 8, за счет чего обеспечивается мягкий запуск устройства. Цепь 18-21 включенная параллельно выходу ключевого усилителя 3 мощности, обеспечивает величину пускового тока транзисторов, близкую к номинальной непосредственно с начала пуска. Величина начального тока определяется сопротивлением резистора 19. Постоянная времени, определяемая произведением сопротивления резистора 19 и емкости конденсатора 20 может быть выбрана равной постоянной времени дифференцирующей цепи 8. Диод 18 препятствует разряду конденсатора 20 через цепь нагрузки. Резистор 21 . обеспечивает разряд конденсатора при выключении устройства и выбирается достаточно высокоомным. При достижении выходным напряжением номинального значения подается питание на блок 1 управления с помощью выходного порогового устройства 16. Одновременно сигналом оптрона 13 замыкается исполнительный Элемент 1 электронного ключа 12 и выключается формирователь 6, а возбуждение ключевого усилителя 3 мощности производится от блока 1 управления. Поскольку изменение коллекторных токов сипов Ях транзисторов усилителя 3 мощности задается цепями 8 и 1821 сквозные токи в усилителе мощности 3 отсутствуют. Дроссель 17 насыщения предотвращает режим прерывистого тока в выходной цепи, чем обеспечивается стабильность регулировочной характеристики ко.нвертора при малых токах нагрузки и холостом ходе на выходе устройства. Формирователь 6 может быть либо непосредственно соединен с входом управления усилителя 3 мощности, либо подключен к дополнительной обмотке импульсного, выходного трансформатора узла 1 управления. В качестве пороговых устройств 7 и 1б могут быть использованы динисторы или схемы аналогичного действи Если ток удержания порогового устро ства 7 достаточно мал, а при пуске допускается значительный разряд выходного конденсатора интегрирующей пи 10, электронный ключ 12 может не устанавливаться. При различии величин напряжения питания блока управления и выходног напряжения конвертора пороговое уст ройство 1б может быть подключено к выходу вольтодобавочное или вольтовычитающее устройство. Изобретение позволяет улучшить массо-габаритные показатели вторичн источников электропитания за счет исключения сетевого трансформатора и применения микроэлектронной элементной базы, а также повысить надежность за счет обеспечения стабил ности регулировочной характеристики конвертора и исключения сквозных токов. Формула изобретения I. Конвертор, содержащий узел уп равления , выходом подключенный к уп равляющемуд входу ключевого усилител мощности с выходным выпрямителем и выходным фильтром, а входом - с выходным выводом, а также формирова.тель плавного пуска, отличаю щийся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей, в него введены пороговый элемент, электронный ключ и интегрирующая цепь, вход которой подключен к входному выводу ключевого усилителя мощности, а выход - к входу формирователя мощности, а выход - к входу формирователя плавного пуска и выходу электронного ключа, причем вход последнего подключен к выводу питания узла управления и через пороговый элемент к выходному выводу, при этом выход формирователя плавного пуска соединен с управляющим входом Ключевого усилителя мощности. 2. Конвертор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, вход выходного фильтра подключен через введенный дроссель насыщения к выходу выходного выпрямителя, параллельно выходным выводам которого включена дополнительная цепь, состоящая из последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора, причем последний зашунтирован вторым резистором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N it837, кл. Н 02 М 3/335, 1973. 2.Верцберг, Кейв. Управление переключательными источниками питания с помощью БИС.-Электроника (США) № 7, 1977, с. 51-57.