Регулируемый преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины посредством регулируемых преобразователей с выходным пьезоэлектрическим трансформатором.

Известны преобразователи с выходным пьезоэлектрическим трансформатором, генераторная секция которого через выпрямитель и фильтр соединена с выходными выводами преобразователя, а регулирование выходного напряжения осуществляется либо посредством изменения частоты 1, либо посредством дополнительного ключа, размыкающего цепь секций возбуждения пьезотрансформатора 2.

В первом случае усложняются схемы выполнения задакэщего генератора, а во втором - увеличиваются пульсации выходного напряжения вследствие того, что частота коммутации дополнительного ключа в несколько раз ниже резонансной частоты пьезотрансформатора.

Цель изобретения - уменьшение пульсаций выходного напряжения.

Цель достигается тем, что в регулируемом преобразователе постоянного напряжения, содержащем основной генератор с пьезоэлектрическим трансформатором, генераторная секция которого через выпрямитель и фильтр соединена с выходными выводами преобразователя, и управляемый ключ, введены умножитель частоты на два и генератор импульсов с управляемой задержкой, причем коммутирующие выводы

,Q управляемого ключа подключены к генераторной секции пьезотрансформатора, а управляющие выводы ключа соединены с выходом генератора импульсов с управляемой задержкой, вход которого через указанный умножитель частоты соединен с вы15 ходом основного генератора.

На фиг. 1 изображена структурная схема регулируемого преобразователя; на фиг. 2 (а-к) - диаграммы напряжений; на 20 фиг. 3 - зависимость выходного напряжения от фазового сдвига.

Схема содержит основной генератор 1, соединенный с пьезоэлектрическим трансформатором 2, электроды генераторной секции 3 и 4 которого присоединены через выпрямитель 5 и сглаживающий фильтр 6 к выходным выводам. Выход основного генератора присоединен через умножитель частоты. На два 7 к генератору с управляемой задержкой 8, выход 9 которого подключен к управляющему входу управляемого ключа 10, причем управляющий вход упомянутого генератора 8 подсоединен к внешнему источнику управляющего сигнала 11. Выходы пьезоэлектрического трансформатора 2 присоединены к коммутирующим электродам управляемого ключа 10. К основному генератору подключены выводы внещнего источника питания 12. Регулируемый преобразователь работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает переменное напряжение UBX с амплитудой Ug и частотой, равной fpej. - резонансной частоте пьезотрансформатора 2. Это напряжение поступает на секцию возбуждения пьезотрансформатора, создавая механические колебания на резонансной частоте, которые приводят к появлению переменного напряжения с амплитудой Unar. Ктр.Х URX. между электродами 3 и 4. Диаграмма напряжения ипэт между электродами при постоянно разомкнутом ключе 10 показана на фиг. 2а. Если предложить, что выпрямитель 5 выполнен по двухполупериодной схеме, диаграмма напряжения на выходе выпрямителя Ывых. имеет вид, представленный на фиг. 26, а диаграмма выходного напряжения . сопротивлении нагрузки имеет вид, показанный на фиг. 2в. Регулировка вели-чины напряжения на сопротивлении нагрузки происходит следующим образом. Переменное напряжение с генератора 1 поступает на вход умножителя частоты на два 7. Напряжение на выходе умножителя UyMH. (фиг. 2г) с частотой 2fpe}. поступает на синхронизирующий вход импульсного генератора. Генератор 8 вырабатывает последовательность коротких импульсов с частотой следования 2fpej. и фазовым сдвигом Ч относительно Длительность импульсов т определяется временем срабатывания ключа. Фазовый сдвиг определяется величиной внещ11его управляющего сигнала, поступающего на вход генератора импульсов. С выхода 9 упомянутые импульсы поступают на управляющий вход ключа. Диаграммы напряжений на управляющем входе ключа приведены на фиг. 2 д, з для фазового сдвига ч я/4 и S/2 соответственно. Поступающие на вход ключа импульсы замыкают ключ на время I. Выходная емкость пьезотрансформатора практически мгновенно полностью разряжается и напряжение Unar снижается до нуля. После окончания импульса ключ 10 размыкается и выходная емкость пьезотрансформатора начинает медленно заряжаться, но до конца полупериода не успевает зарядиться до напряжения KipU. Диаграммы напряжений Uji3T для фазовых сдвигов «f s:/4 и Ч 5Г/2 приведены на фиг. 2е,и, соответственно. Разряда емкости конденсаторов фильтра 6 через ключ 10 не происходит, так как ключ отделен от фильтра выпрямителем 5. Диаграммы сглаженного, выпрямленного напряжений на сопротивлении нагрузки. и представлены на фиг. 2 ж, к, для величин фазового сдвига У I/f и У /Л соответственно. На фиг. 2в, ж, к, за единицу принята амплитуда выходного напряжения При отсутствии управляющих импульсов. Следует отметить, что эпюры напряжений Ugbix. ЦБЫШ пэт при фазовом сдвиге О не отличаются от приведенных соответственно на фиг. 2 (в,б,а), так как выходная емкость в момент замыкания ключа не заряжена. Изменяя величину фазового сдвига f, можно регулировать величину выходного напряжения. Зависимость выходного напряжения УВЫХ от величины фазового сдвига ч приведена на фиг. 3. Изменение фазового сдвига от О до х/4 позволяет уменьшить выходное напряжение от максимального значения шах Ктр Ugjf до величины min UBbix. 0,7шах и ъиСледует отметить, что частота пульсаций выпрямленного напряжения не меньше, чем f раз. Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить величину пульсаций выходного напряжения при сохранении постоянной времени сглаживающих фильтров либо уменьшить постоянную времени сглаживающих фильтров, а тем самым, их массу и габариты. Формула изобретения Регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий основной генератор с выходным пьезоэлектрическим трансформатором, генераторная секция которого через выпрямитель и фильтр соедийена с выходными выводами преобразователя, и управляемый ключ, отличающийся тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения, введены умножитель частоты на два и генератор импульсов с управляемой задержкой, причем коммутирующие выводы указанного ключа подключены к генераторной секции пьезотрансформатора, а управляющие выводы ключа соединены с выходом генератора импульсов с управляемой задержкой, вход которого через указанный умножитель частоты соединен с выходом основного генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сб. статей «Устройства вторичных источников электропитания РЭА, изд. МДНТП, ,. Москва, 1976, стр. 223, рис. 1. 2. Лавриненко В. В. Пьезоэлектрические трансформаторы, «Энергия, 1975, с. 88, рис. 35В.

itor

д

и

л л л л л

(.„V.V.V.V V V V

t (

max и.

)C

minUg,Jri2

J/it. WrJ

4jr

J