Преобразователь сетевого напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 H02M7/537 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования сетевого напряжения в переменное либо постоянное напряжение нужного уровня. При этом обеспечивается гальваническая развязка входных и выходных цепей.

Известен преобразователь сетевого напряжения, в которых для уменьшения пусковых токов между входным выпрямителем и сглаживающим конденсатором, питающим транзисторный инвертор, включена цепочка, состоящая из параллельно включенных ограничивающего резистора и управляемого ключа. В качестве последнего используются тиристоры и симмисторы 1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, который состоит из сетевого выпрямителя, соединенного через ограничивающую цепочку, состоящую из параллельно включенных тиристора и ограничивающего резистора, со сглаживающим конденсатором. Параллельно сглаживающему конденсатору включен транзисторный инвертор с трансформаторным выходом, базовые

цепи которого соединены с выходом предварительного усилителя мощности, входом связанного с системой управления преобразователем. Управляющий электрод тиристора ограничивающей цепочки через формирующее устройство соединен с одной из выходных обмоток транзисторного инвертора. Между сглаживающим конденсатором и транзисторным инвертором включено устройство защиты, связанное с системой управления преобразователем. При этом система управления преобразователем и предварительный усилитель мощности по цепям питания соединены с выходом вспомогательного стабилизированного источника питания, связанного со входом преобразовате5 ля 2.

Недостатком известного преобразователя является его низкая надежность функционирования из-за наличия значительных по величине пусковых токов в транзисторах

20 инвертора. Указанные токи обусловлены кратковременным насыщением сердечника трансформатора инвертора и по величине во много раз превосходят установивщееся значение. При включении известного преобразователя в сеть, напряжение на выходе вспомогательного стабилизированного источника питания появляется не сразу, а только после окончания переходных процессов, обусловленных зарядом фильтрующих, конденсаторов вспомогательного источника питания. Так как напряжение на выходе вспомогательного источника питания имеет небольшую величину, а фильтрующие конденсаторы - значительную емкость, то время установления выходного напряжения указанного источника питания составляет величину десятков-сотен миллисекунд. Задержка начала работы силовых транзисторов до момента достижения вй1ходным напряжением вспомогательного источника питания своего номинального значения осуществляется устройством задержки включения. За это время сглаживающий входной конденсатор через ограничивающий резистор успевает зарядиться до напряжения, составляющего по величине несколько десятков вольт. Этого напряжениявполне достаточно для того, чтобы, возникающие при появлении сигналов управления, пусковые токи в транзисторах инвертора имели значительную величину, приводящую к выходу транзисторов из строя. Кроме того, отмеченные пусковые токи являются причиной высокочастотных помех, излучаемых преобразователем. Для уменьщения уровня помех требуется установка дополнительных фильтров, что ведет к увеличению габаритов преобразователя. Целью изобретения является повышение надежности функционирования преобразователя в момент запуска и снижения уровня создаваемых помех. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе сетевого напряжения, содержащем входной выпрямитель, соединенный через основной управляемый ключ -к конденсатору входного фильтра, который через устройство защиты подключен к транзисторному инвертору, одна из выходных обмоток трансформатора которого через основной формирующий узел подключена к управляющему входу основного управляемого ключа, а другая к выходному выпрямителю с фильтром, при этом транзисторы соединены с выходом предварительного усилителя мощности, связанного с узлом управления и задержки включения, причем цепи питания узла управления и предварительного усилителя мощности подключены к выходу вспомогательного стабилизированкого источника питания, вход которого соединен с входными выводами преобразователя, а выход входного выпрямителя подключен к ограничивающему резистору, другой выход которого подключен к конденсатору ВХОД.НОГО фильтра через введенный дополнительный управляемый ключ, управляющий вход которого через дополнительный формирующий узел подключен к выходу предварительного усилителя мощности. На чертеже представлена структурная схема преобразователя сетевого напряжения. Преобразователь содержит входной выпрямитель I, выполненный, например, по мостовой схеме, конденсатор входного фильтра 2, транзисторный инвертор 3 с трансформаторным выходом, устройство защиты 4, выходной выпрямитель 5, выходной фильтр 6 и нагрузку 7. Между входным мостовым выпрямителем и конденсатором входного фильтра 2 включен основной управляемый ключ 8, защунтированный цепочкой, состоящей из последовательно соединенных ограничивающего резистора 9 и дополнительного управляемого ключа 10. Основной управляемый ключ через основной формирующий узел 11 связан с дополнительной обмоткой выходного трансформатора 12 транзисторного инвертора, вспомогательный стабилизированный источник питания 13, подключенный ко входу преобразователя сетевого напряжения осуществляет гарантированное питание системы управления 14, предварительного усилителя мощности 15 и узла задержки включения 16, узел управления через трехвходовой клапан 17 соединен с предварительным усилителем мощности, один из выходов которого связан с транзисторами инвертора, а другой выход через дополнительный формирующий узел 18 соединен со входом дополнительного управляемого ключа. Другой выход системы управления через устройство синхронизаци 19 и устройство задержки включения 16 подключен ко второму входу клапана 17. Третий вход клапана 17 соединен с выходом устройства защиты 4. Преобразователь работает следующим образом. При подаче входного переменного напряжения появляется напряжение на выходе вспомогательного стабилизированного источника питания 13. Узел задержки включения 16, воздействуя на клапан 17, блокирует выходные сигналы предварительного усилителя мощности 15. При этом сигнал управления дополнительным ключем 10, снимаемый с выхода дополнительного формирующего узла 18, равен нулю, дополнительный ключ 10 заперт и конденсатор входного фильтра 2 не имеет цепи для заряда. После окончания времени задержки (оно должно превышать время установления выходного напряжения вспомогательного источника .питания 13) выходное напряжение узла задержки включения 16 перестает запирать клапан 17. Момент окончания задержки синхронизирован с работой узла управления 14 и выбирается устройством синхронизации 19 таким образом, чтобы предотвратить пусковые токи в транзисторах предварительного усилителя мощности 15.

Через клапан 17 импульсы управления начинают поступать на предварительный усилитель мощности 15. Усиленные выхоДные импульсы последнего поступают на транзисторы инвертора 3 и одновременно на дополнительный формирующий узел 18, выходное напряжение которого с некоторой задержкой отпирает дополнительный ключ 10. При замыкании дополнительного ключа 10 происходит плавный заряд сглаживающего конденсатора 2 через ограничивающий резистор 9. По мере увеличения напряжения питания транзисторного инвертора 3 возрастает амплитуда импульсов на выходных обмотках его трансформатора. При достижении амплитудой -выходных импульсов определенной величины, что свидетельствует о достаточном заряде сглаживающего конденсатора 2 и окончании переходного режима, основное формирующее устройство 12 замыкает основной ключ 8. При этом щунтируется ограничивающий резистор 9, что приводит к уменьшению рассеиваемой на ограничителе пусковых токов мощности в установившемся режиме работы. Напряжение, наводимое на вторичной обмотке трансформатора инвертора, выпрямляется выходным выпрямителем 5, сглаживается фильтром 6 и поступает в нагрузку 7. Устройство защиты 4, включенное в цепь питания инвертора при превышении током, потребляемым транзисторным инвертором 3, заданной величины, что может быть вызвано коротким замыканием в нагрузке, «сквозными токами в инверторе и т.д., вырабатывает сигнал, блокирующий клапан 17. При этом импульсы управления с системы управления 14 перестают поступать на предварительный усилитель мощности 15, а следовательно, и на транзисторы инвертора 3, в результате последний запирается.

Обеспечение в преобразователе плавного запуска устраняет перегрузки по току силовых транзисторов , что существенно повышает надежность функционирования преобразователя. Кроме того, ограничение пусковых токов позволяет значительно уменьшить уровень создаваемых преобразователем помех. Это позволяет уменьщить габариты высокочастотных фильтров и преобразователя в целом.

Формула изобретения

Преобразователь сетевого напряжения, содержащий входной выпрямитель, соединенный через основной управляемый ключ с конденсатором входного фильтра, который через устройство защиты подключен к транзисторному инвертору, одна из выходных обмоток трансформатора которого через основной формирующий узел подключена к управляющему входу основного управляемого ключа, а другая - к выходному выпрямителю с фильтром, при этом транзисторы инвертора соединены с выходом предварительного усилителя мощности, связанного с узлом управления и задержки включения, причем цепи питания узла управления и предварительного усилителя мощности подключены к выходу вспомогательного стабилизированного источника питания, вход которого соединен с входными выводами преобразователя, а выход входного выпрямителя подключен к ограничивающему резистору, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности функционирования преобразователя в момент запуска и снижения уровня создаваемых помех, другой вывод указанного ограничивающий резистора подключен к конденсатору входного фильтра через введенный дополнительный управляемый ключ, управляющий вход которого через дополнительный формирующий узел подключен к предварительному усилителю мощности.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Верцберг Кейв . Управлениепереключательными источниками питания с помощью БИС,- «Электроника, США, 1977, № 7, с. 51-57.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2608660/24-07, кл. Н 02 М 7/537, 1978.