Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий две синхронизированные от задающего генератора регулируемую и нерегулируемую по цепи обратной связи инверторные йчейки с выходными трансформаторами, вторичные обмотки KOTopfcfX соединены согласно-последо вательно и через общий вшрямитель и фильтр подключены к первому вькодному вьгооду преобразователя ,о т л ич ающийс я тем, что с целью расширения функциональных возможностей путем получения независимых стабидизированных по напряженш) выходов и упрощения, в состав нерегулируемой инверторной ячейки введены дроссель с двумя обмотками, включейньми согласно-последовательно с первичными полуобмоткайи выходного трансформатора , и конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, представляющий собой феррорезонансный стабилизатор напряжения, в котором образован второй стабилизированный выход от дополнительной обмотки выходного трансформатора нерегулируемой инверторной ячейки, причем регулируемая инверторная ячейка выполнена по схеме соединения ее транзисторов с общим коллектором , при этом базы транзисторов нерегулируемой.инверторной ячейки подключены через введенную фазскорректирующую цепочку к обмотке тран (Л С зистора регулируемой инверторной ячейки, а регулирующий орган выполнен в виде маломощного компенсационного стабилизатора напряжения, выходом подключенного через эмиттер-коллекторные переходы управляемых от за дающего генератора транзисторных ключей к базам транзисторов регулируемой инверторной ячейки, а управляющим входом - к первому выходному вьшоду преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (l)1 ((5ц Н02М 3 33

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОММ СВЩВТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ CGA

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 36832)0/24-07 (22) 02.01.84 (46) 30.05.85. Бюл. Ф 20 (72) В.А.Поляков (53) 621.314.57(088.8 1 (56) I. Авторское свидетельство СССР

У 832684, кл. Н 02 М 7/537, 1 980.

2. Авторское свидетельство СССР

N 930526, кл. Н 02 М 3/335, 1982. (54) (57) СТАБИЛИЗИРОВАННО ПРЕОБРА30BATEЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий две синхронизированные от задающего генератора регулируемую и нерегулируемую по цепи обратной связи инверториые ячейки с выходнь1ми трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены согласно-последо" вательно и через общий выпрямитель и Фильтр подключены к первому выходному выводу преобразователя,о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения независимых стабилизированных по напряжению выходов и упрощения, в состав иерегулируемой : инверторной ячейки введены-дроссель с двумя обмотками, включенными согласно-последовательно с первичными полуобмотками вьгходного трансформатора, и конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, представляющий собой феррорезонансный стабилизатор напряжения, в котором образован второй стабилизированный выход от дополнительной обмотки выходного трансформатора иерегулируемой инверторной ячейки, причем регулируемая инверторная ячейка выполнена по схеме соединения ее транзисторов с общим коллектором, при этом базы транзисторов нерегулируемой.инверторной ячейки подключены через введенную фазокорректирующую цепочку к обмотке транзистора регулируемой ииверториой ячейки, а регулирующий орган выполнен в виде маломощного компенсационкого стабилизатора напряжения,. выходом подключенного через змиттер-KoJIлекториые переходы управляемых от за дающего генератора транзисторных ключей к базам транзисторов регулируемой инверторной ячейки, а управляющим входом — к первому выходному выводу преобразователя, 1 11591

Изобретение относится к электро-::. технике и может быть использовано в устройствах электропитания.

Известен стабилизированный преобразователь напряжения, в котором осуществляется регулирование переменного прямоугольного напряжения на выходной обмотке трансформатора по амплитудному значению, содержащий силовые транзисторы, включенные по схеме с общим коллектором, а регулирующий элемент выполнен в виде компенсационного стабилизатора напряжения, выход которого через эмиттер-коллекторные переходы транзисторных ключей подклю 15 чен к базам силовых транзисторов преобразователя. Стабилизация выходного напряжения в преобразователе при увеличении входного напряжения осуществляется эа счет соответствующего увеличения падения напряжения на силовых транзисторах, которые выполняют одновременно функцию коммутатора обмоток трансформатора н функцию силового регулирующего элемента (l 1.

Недостаток преобразователя = пропорциональное уменьшение КПД с увеличением входного напряжения, т.е. тяжелый тепловой режим силовых транзисторов при максимальном входном напряжении.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является стабилиэированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий две З5 синхронизированные от задающего генератора регулируемую и нерегулируемую по цепи обратной связи инверторные ячейки с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены согласно-последовательно и через об" щий выпрямитель и фильтр подключены к первому выходному выводу преобразователя (2).

Недостаток известного устройства -45 получение только одного стабилизированного по напряжению выхода, в то время как для питания радиоэлектронной аппаратуры, как правило, требует» ся два и более стабилизированных вы- 50 хода, например длн устройств, содержащих полупроводниковые элементы;и магнитные усилители, требуются стабилизированные постоянное и переменное напряжения. SS

Нель изобретения — расширение функаиональных воэможностей путем получения нескольких независимых ста27 2 билизнрованных по напряжению выходов и упрощение.

Ноставленная цель достигается тем, что в стабилизированном.преобразова.— теле постоянного напряжения, содержащем две синхронизированные от задающего генератора регулируемую и нерегулируемую по цепи обратной связи ин- верторные ячейки с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены согласно-последовательно и через общий выпрямитель и фильтр подключены к первому входному выводу преобразователя, введены дроссель с двумя обмотками, включенными согласно-последовательно с первичными полуобмотками выходного трансформатора, и конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке выходного трансформатора, представляющий собой феррорезонансный.стабилизатор напряжения, в котором образован второй стабилизированный выход, от дополнительной обмотки выходного трансформатора нерегулируемой ннверторной ячейки, причем регулируемая инверторная ячейка выполнена по схеме соединения ее транзисторов с общим коллектором, при этом базы транзисторов нерегулируемой инверторной ячейки подключены через введенную Фаэокорректирующую цепочку к обмотке транзистора регулируемой инверторной ячейки, а регулирующий орган преобразователя выполнен в виде маломощного компенсационного стабилизатора напряжения, выходом подключенного через эмиттер-коллекторные переходы управляемых от задающего генератора транзисторных ключей к базам транзисторов регулируемой инверторной ячейки, а унравляющим входом - к первому выходному выводу преобразователя.

На фиг.1 приведена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения; на фнг.2 - диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Инверторные ячейки l и 2 по цепи литания подключены к входному выводу преобразователя 3. Вторичные .обмотки трансформаторов 4 и 5 ннверторных ячеек 1 и 2 соединены согласно-последовательно и через выпрямитель 6 со сглаживающим Фильтром 7 подключены к первому выходному выводу преобразователя 8. Эмиттеры транзисторов 9 и 10 инверторной ячейки 1 подключены соответственно к началу и концу пер-, 1 з 1159 вичной обмотки трансформатора и, а их базы через эмиТтер-коллекторные . переходы транзисторных клочей 11 н

12 — к выходу маломощного палупро" водникового компенсационного стаби5 лнэатора 13. Управляющий вход компенсационного стабилизатора 13 подключен к выходным выводам 8 преобразователя. Базы транзисторных ключей ll и 12 подключены к выходу задающего генератора 14. В нерегулируемой инверторной ячейке 2 эмиттеры транзисторов 15 и 16 подключены соответственно через начало. и конец полуобмоток дросселя 17 к началу и концу первичной обмотки выходного трансформатора 5, параллельно которой подключен конденсатор 18. Дополнительная выходная обмотка трансформатора

5 подключена к выходу 19 переменного напряжения преобразователя. Базы транзисторов 15 и 16 нерегулируемой инверторной ячейки 2 подключены через фазокорректирующую цепочку 20 к обмотке трансформатора 4 регулируемой инверторной ячейки 1. Задающий генератор !4 может быть выполнен, например, по общеизвестной схеме P03PA, который для стабилизации частоты ге-. нерируемого напряжения подключен через параметрический стабилизатор напряжения к входным выводам 3 преобразователя. Фаэокорректирующая цепочка

20 может быть выполнена, например, в .виде последовательно соединенных дросселя и трансформатора, параллельно первичной обмотке, которого включен конденсатор.

На фиг.2 изображены:

E — напряжение на входе 3 преоб. 40 разователя;

U Uq - напряжение на выходных обмотках трансформаторов 4 и 5;

U< - напряжение иа выходе выпря45 мителя 6;

U<4 — напряжение на выходе генератора 14;

U . — напряжение на выходе фазокорректирующей цепочки 20;

Uö,U — напряжение на выходах 8 и 19..

Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

Транзисторные ключи ll и 12 пооче- Ы редно открываются напряжением U поступающим на их базы с выхода задающего генератора 14, Через траизис127 4 торные ключи 11 и 12 напряжение с выхода компенсационного стабилизатора

l3 поступает поочередно иа базы транзисторов 9 и 10 инверторной ячейки 1, включенных по схеме эмиттерного повторителя, поэтому на первичной обмотке трансформатора 4 формируется переменное напряженке О+ прямоугольной формы, амплитуда которого определяется напряжением на выходе компенсационного стабилизатора 13 напряжения.

Синхронизация частоты переменного напряжения ячейки 2 с частотой генератора 14 осуществляется sa счет подключейня базовых цепей транзисторов

15 и 16 к обмотке трансформатора 4 через фазокорректирующую цепочку 20.

Дроссель 17, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора 5, и конденсатор 18, включенный параллельно этой обмотке, образуют стабилизатор переменного напряжения с феррорезонансом токов, по- этому на обмотках трансформатора 5 и на выходе 19 преобразователя формируется стабилизированное напряжение Ь,,, форма которого близка к синусоидальной. Напряжение U на входе выпрямителя 6 равно сумме напряжений выходных обмоток трансформаторов 4 н 5, Из теории работы феррорезонансного стабилизатора напряжения с резонансом токов известно, чт.о по мере увеличения входного напряжения

Е соответственно происходит уменьшение сдвига по фазе между входным и выходным напряжением.

Поэтому параметры фазокорректирующей цепочки 20 выбираются таким образом, чтобы при минимальном входном напряжении Е „„ напряжения на выходных обмотках трансформаторов 4 и 5 совпадали по фазе (Ua фиг.2а), в этом случае на выходе 8 обеспечивается постоянное напряжение заданного значения. При увеличении входного напряжения (до Е„„„) вследстаие укаэанных выше свойств феррореэанансного стабилизатора напряжения происходит изменение сдвига фазы выходных напряжений ннверторных ячеек l. и 2.

В результате на входе выпрямителя 6 формируется переменное напряжение (Оь., фиг.2б) с паузой на нуле, изменяющейся по ширине в зависимости от изменения входного напряжения.

При уменьшении нагрузки до холостого хада изменение сдвига фазы на пряжений, генерируемых инверторными

59127

5 ll ячейками 1 и 2, не обеспечивает уменьшения напряжения на выходе 8 до заданного значения, поэтому по цепи обратной связи с выхода 8 на управляющий вход стабилизатора 13 осуществляется подзакрывание регулирующего транзистора стабилизатора 13, и амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора 4 соответственно уменьшается, а избыточное напряжение гасится на транзисторах 9 и 10.

Таким образом, предлагаемый преобразователь гораздо проще извест- . ных, так как в блоке управления преобразователя отсутствует широтноимпульсный модулятор напряжения, за счет свойств стабилизатора с феррорезонансом токов автоматически осуществляется широтиое регулирование (изменение паузы на нуле )напряжения на входе силового выпрямителя. Феррорезонансный стабилизатор напряжения обеспечивает при подаче на его вход напряжения прямоугольной формы выходное переменное напряжение с формой, близкой к синусонцальной, т.е. функциональные воэможности предлагаемого преобразователя шире — в нем обеспечивается формирование ста"

1а

0 билизироваиного постоянного напряжения, а также переменного напряжения с формой, близкой к синусоидальной.

Кроме того, уменьшаются коммутацион" ные потери, поскольку диоды силового выпрямителя работают в облегченном режиме вследствие плавного нарастания Фронта полуволны-переменного напряжения (11, фиг ° 2а;б), что позволяет увеличивать частоту преобразова«за теля с 600-1000 Гц до 20 кГц и выше.

1159127

t

Составитель И.Цишевская

Редактор Л. Веселовская Техред Л.Мартяшова Корректор Г. Решетиик

Заказ 3605/54 Тиран 646 . Поднисное

ВНИИПИ Государстиенно о комитета СССР

В но делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раунская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Умз ород, ул. Проектная, 4