Регулируемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M3/135 

С5) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в постоянное.

Известны преобразователи напряжения, содержащие силовые транзисторы и тиристоры, где для коммутации тиристоров используются полностью управляемый (двухоперационный) тиристор l J , транзистор zl или дополнительный тиристор с коммутирующим конденсатором З В известных схемах используется коммутирующий дроссель в трансформаторном или автотрансформаторном включении. Дляосуществления сглаживания напряжения на нагрузке требуется дополнительный дроссель сглаживающего фильтра.

Наиболее близким к предлагаемому является регулируемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий последовательную цепь из транзистора и основной обмотки дросселя, включенную ме)хду входным и выходным выводами, диод, датчик сигнала управления, выход которого подключен ко входу широтно-импульсного модулятора |.

Недостатком этого устройства является ограниченный мощностной диапазон.

Цель изобретения - расширение диапазона регулируемой мощности.

Поставленная цель достигается тем,

10 что устройство снабжено тиристором, датчиком тока нагрузки, формирующераспределительным устройством, а дроссель снабжен дополнительной обмоткой, включенной последовательно с основной,

15 при этом тиристор образует последовательную цепь с дополнительной обмоткой дросселя, шунтирующую транзистор, диод включен между общей точкой тиристора и дополнительной обмоткой дроссе20ля и другим входным выводом, выход датчика тока нагрузки и выход широтно импульсного модулятора подключены к соответствующим входам формирующе93распределительного устройства, соответствующие выходы которого связаны с упрзвляюидими электродами транзисто ра и тиристора. На чертеже представлена схема устройства. Преобразователь содержит тиристор подключенный анодом к плюсу источника питания, транзистор 2, диод 3 дрос сель 4 с обмотками 5 и 6j к общей точ ке которых подкгйочен коллектор траи™ зистора 2, нагрузку 7, конденсатор 8, датчик 9 выходного напряжения (ДН), Ьиротмо-импуль.сиый модулятор (шин) 10 J элемент 11 сравнения напряжения обрат ной связи (Uoe) задающего нэпряше НИН (Озад (датчик выходного напряжения и элемент сравнения образуют датчик сигнала управления), бескон™ тзктные переключатели 12 и 13 сигналоВр и формирователи 1 и 15 управля™ ющих импульсов (ФУИц и ФУИ2}, образующие формируйщё-распределитеяьное уст .ройствои датчик 16 тока нагрузки (ДТ) Работа схемы происходит сяедующиг образом, При малых значениях тока нагрузки, менее значения порога срз6ат(1эаний датчика тока, переключатель t3 открыт а переключатель 12 закрыт и сигнал с ШИМ проходит только через пе| еключатель 13 на второй вход формиро©ате ля 15 управляющ 1х импульсов, с аыхо да которого отпирающие импульсы с оп ределённой скважностью поступают на управляющий переход транзистора 2; Транзистор 2, периодически отпираясь, обеспечивает заданный уровень выходного напряжения. На вход ФУИ| через разомкнутый ключ 12 сигнал с ШИМ не поступает и тиристор 1 в этом режиме остается а закрытом состоянии, а дрос сель выпол-няет только функции сглз жи в ающ е го д росс еля„ Если нагрузка 7 возрастает и ток нагрузки увеличивается до значения порога срабатывания ДТ, сигналс ДТ переключит переключатели 12 и 13. Переключатель 12 замкнется, сигнал с ШИМ поступит на вход ФУИ 1 и на пер вый вход ФУИ,2 15. На выходе ФУИ формируются упрааляодие импульсы для от пирания тиристора в моменты переднего фронта сигнала с ШИМ. Б момент заднего фронта сигнала с ШИН на выходе ФУИл формируется узкий импульс для отпирания на некоторое время транзис тора 2. За счет автотрансформаторного включения обмотки дросселя на катоде тиристора 1 возникает обратное напряжение. При этом потенциал катода начинает превышать потенциал анода на величину, прикладываемого обратного напряжения, определяемое по выражению йых) где Un напряжение питания; Ugy,f выходное напряжение; п число витков обмотки 5; Пд - число витков обмотки 6. Под действием этого напряжения тиристор 1 запирается. Время запирания тиристора, а, следовательно, и время, на которое включается транзистор при этом реииме, определяется временем выключения тиристора и величиной нагрузки. После запирания тиристора 1 транзистор 2 закрыт и ток нагрузки, поддерживаемый индуктивностью дросселя kf спадает по контуру: обмотка дросселя, нагрузка, обратный диод. Таким образом, во втором режиме дроссель 1 кроме Функции сглаживаккцего дросселя выполняет также функцию коммутирующего дросселя для запирания силового тиристора. Изменение длительности открытого и закрытого состояния тиристора осуществляется регулированием выходного напряжения Б соответствии со скважностью сигнала с ШИМ. Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон регулируемой мощности за счет двухканального регулирования , когда основные силовым элементом является тиристор, а транзистор выполняет лишь функции коммутир пощего элемента, причем устройство отличается повышенной надежностью и КПД, так как в схеме отсутствуют возможные значительные перенапряжения на элементах, а напряжение на переходе коллектор - эмиттер транзистора ниже напряжения питания„ Формула изобретения Регулируе -адй преобразователь постоянного напряжения в постоянно.е, содержащий последовательную цепь из транзистора и основной обмотки дросселя, включенную между входным и выходным выводами, диод, датчик сигнала управления, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора, отличающийся тем, что,

с целью расширения диапазона регулирования, в него введены тиристор, дат чик тока нагрузки, формирующе-распределительное устройство, а дроссель снабжен дополнительной обмоткой, вклю-5 ценной последовательно с основной, при этом тиристор образует последовательную Цепь с дополнительной обмоткой дросселя, шунтирующую транзистор, диод включен между общей точкой тирис- 0 тора, и дополнительной обмоткой дросселя и другим входным выводом, выход датчика тока нагрузки и выход широтноимпульсного модулятора подключены к соответствующим входам формирующе- 15 распределительного устройства, соответствующие выходы которого связаны с управляющими электродами транзистора и тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред. С. Д. Додика и др. Н., Советское радио, 1969, стр. , рис. Х.1а.