Стабилизированный преобразователь напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к преобраэо-. вательной технике и может быть использовано во вторичных источниках элект-. :ропитания для преобразования постоянiHoro напряжения в переменное или в поотоянНое доугого уровня.

Известен двухтактный стабилизирюванный инвертор, в котором даоссель фильтра включен в цепь переменного тока последовательно с первичной обмоткой -выходного трансформатора. Благодаря этому энергия в нагрузку поступает непрерьшно, отсутствует подмагничивание сердечника дросселя и габариты фильтра уменьшены. Для управления силовь в1 ключами в этом инверторе использован компаратор, а измерительный орган выполнен в виде преобразователя выходного напрйжения в частоту .

.Недостатком указанного инвертора является .отсутствие ограничения токов силовых ключей, что приводит к снижению КПД при переменной нагрузке инвертора. Наиболее близким техническим решением к изобретению является двух, тактный стабилизированный преобразователь напряжения, который содержит выходной трансформатор, первичная

обмотка которого через дроссель фильтра подключена к входным заяммам преобразователя через силовые управJJяeмыe ключи, шунтированные силовыми возвратными диодами, а-вторичная обмотка подключена через выпрямитель к вЕсгодным выводам инвертора, шунтированными конденсатором фильтра, и блок управления с компаратором,

10 первый вход которого связан с источником опорного напряжения, а другойвыход - со входом блока управления, причем в состав измерительного органа введен датчик тока, включенный в

15 питаюввдло -цепь инвертора 2 .

Недостаток известного преобразователя заключается в наличии датчика тока в питаклцей цепи инвертора, что вызывает дополнительные потери

20 во входной цепи, что снижает КПД и уменьшает диапазон стабилизации устройства.

Цель изобретения..повышение КПД и расширение диапазона стабилизации

25 инвертора путем исключения датчика тока из питающей цепи и использования в качестве него дросселя фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что дроссель фильтра содержит

30 дополнительную обмотку, через вве|денные LС-цепь и дополнительный выпрямитель подключенную ко второму входу компаратора.

На чертеже показана электрическая схема устройства.

В инверторе между питающими выводами 1 и 2 включены параллельно две цепи, каждая из которых содержит сое|Диненные последовательно первичную обмотку 3 (4) выходного трансформатора 5, обмотку б (7) дросселя 8 и силовой ключ 9 (10), шунтированный диодом 11 (12).

Управляющий электрод силового ключа через согласующий каскад 13 (14) соединен с выходом логического элемента И 15 (16). Первые входы логических элементов И соединены с выходами триггера 17, а их вторые входы соединены со счетным входом триггера.

Счетный вход триггера подключен к выходу компаратора 18, один вход которого соединен с выходом источника 19 опорного напряжения, а второй через дополнительный выпрямитель 20 и LC-цеп-ь 21 подключен к обмотке 22 дросселя фильтра.

На вторичной стороне трансформатора нагрузка 23 шунтирована конден сатором 24 и подключена ко вторичной обмотке 25 через выпрямитель 26.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы конденсатор 24 фильтра заряжен и поэтому напряжения на обмотках транс форматора 5 имеют прямоугольную форму. . V

Пусть сигналом с выхода Q, триггера 17 открыт силовой ключ 9. К первой обможке дргосселя 8 (обмотке 6) при - этом приложено постоянное напряжение, равное разности между напряжением питания и неизменным во времени напряжением на первичной обмотке 3 трансформатора 5. При постоянст ве напряжения На обмотке 6 дросселя 8 ток, потребляемый от источника питания и передаваемый через трансформатор в нагрузку, нарастает по линейному закону.

В тот момент, когда величина напряжения, наводимого на обмотке 22 дросселя В, проинтегрированная цепью 21 и снимаемая с выпрямителя 20 достигнет значения, задаваемого на второй вход компаратора 18 источником 19 опорного напряжения, на выходе компаратора появится сигнал, которым триггер 17 перебросится в состояние, противоположное начальному. Переброс триггера 17 вызывает исчезновение сигнала, поддерживающего ключ 9 в открытом состоянии, и через время, определяемое инерционностью ключа, прекратится протекание тока через него.

Пока происходит запирание силового ключа 9 на выходе компаратора, а следовательно, и на счетном выходе триггера присутствует сигнал. Если, например, переброс триггера осуществляется сигналом О на счетном входе, то сигнал отпирания на силовой ключ 10 с выхода О триггера 17 не проходит через элемент 16 и согласующий каскад 14. Благодаря этому предотвращается одновременность работы в открытом состоянии силовых ключей 9 и 10.

После запирания ключа 9 происходит передача энергии, накопленной в дросселе 8 в нагрузку, что вызывает протекание тока через диод 12, обмотку дросселя 8 и обмотку 4 трансформатора 5. При этом ток, передаваег ий в нагрузку, спадает по линейному закону.. Полярность напряжения на обкютке 22 дросселя 8. изменлатсп яа противоположную, что вызывает исчезновение сигнала на.выходе компаратора, а значит и исчезновение сигнала на входе триггера 17, т.е. на его счетном входе появляется 1. С этого момента времени разрешается прохождение отпирающего сигнала через элемент 16 и согласукадий элемент 14.

В тот момент, когда ток обмотки 7 дросселя 8 спадет до нуля, т.е. из дросселя полностью выводится энергия, происходит изменение полярности напряжения на обмотках трансформатора 5 и от источника питания снова начинает потребляться ток, который протекает через соединенные последовательно обмотку 4 трансформатора 5, обмотку 7 и ключ 10 и нарастает по линейному закону. Далее процессы происходят аналогично первому такту.

Построение схемы управления инвертором, как это предложено в изобретении, обеспечивает непрерывность передачи тока в нагрузку на вторичной стороне трансформатора, что обеспечивает стабилизацию среднего значения тока, передаваемого в нагрузку, причем это .происходит независимо от напряжения питания.

Достоинством предлагаемого технического решения, кроме повышения КПД и расширения диапазона регулирования, является еще и то, что обеспечивается автоматическая защита инвертора от перегрузок по току, что повышает надежность инвертора без необходимости введения каких-либо дополнительных цепей защиты.

Данный принцип построения схемы инвертора применим и для мостового варианта силовой цепи, когда первичная обмотка трансформатора и силовая обмотка, дросселя, соединенные после- довательно, односекционные, а количество силовых ключей, шунтированных диодами, равно четырем.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий выходной транформатор, первичная обмотка которого через дроссель фильтра подключена к входным зажимам преобразователя через силовые упрсшляемые ключи, шунтированные силовыми возвратными диодами, а вторичная обмотка подключена через выпрямитель к выходным режимам инвертора, шунтированным кондёнсаторс фильтра, и блок управления с компаратором, пермлй вход которого связан с источником опорного

напряжения, а выход - со входом Оао ка управления, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД ,й раоииреннядиапазона стабилизации, дфоссель фильтра; содержит дополнительную обмотку, через введенные LC-цепь и дополнительный выпрямитель подключенную ко второму входу указанного компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент фРГ 2501527, кл. Н 02 Р 13/22, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР 729772, кл. Н 02 М 3/335, 1980.