Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичньк источниках электропитания . Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения за счет уменьшения высокочастотных пульсаций, улучшение электромагнитной совместимости при одновременном расширении динамическо/ о диапазона .регулирования. Цель достигается введением инвертора 16, усилителя 18, ключа 20 и емкостного делителя 23. Работа двухпроводного ключа 20 синхронизирована с работой широтноимпульсного преобразователя 3 через последовательно соединенные инвертор 16, дифференцирующую цепь 17 и усилитель 18 с развязывающим трансформатором . Это позволяет включить ключ 20 при закрывании транзисторов усилителя 12 мощности. При этом резко уменьшаются высокочастотные выбросы напряжения на обмотках выходного трансформатора 13 в паузах во время выключенного состояния упомянутых транзисторов. Вместе с тем быстрое и полное демпфирование высокочастотных колебаний расширяет диапазон регулировгяния выходного напряжения. 2 ил. ( сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

551 А1 (l9l (!11 (ц) Н 02 М 3/337

I

t (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фис 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ (21) 4258573/24-07 (22) 09. 06.87 (46) 23.01.89. Бюп. Ф 3 (72) П.С.Позняк (53) 621.314.57.(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1210190, кл. Н 02 М 3/335, 1986.

Патент Японии tt 56-26053, кл. Н 02 М 3/337, t981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения за счет уменьшения высокочастотных пульсаций, улучшение электромагнитной совместимости при одновременном расширении динамического диапазона регулирования. Цель достигается введением инвертора 16, усилителя t8, ключа 20 и емкостного делителя

23. Работа двухпроводного ключа 20 синхронизирована с работой широтноимпульсного преобразователя 3 через последовательно соединенные инвертор 16, дифференцирующую цепь 17 и усилитель 18 с развязывающим трансформатором. Это позволяет включить ключ 20 при закрывании транзисторов усилителя 12 мощности. При этом резко уменьшаются высокочастотные выбросы напряжения на обмотках выходного трансформатора 13 в паузах во время выключенного состояния упомянутых транзисторов. Вместе с тем быстрое и полное демпфирование высокочастотных колебаний расширяет диапазон регулирования выходного напряжения.

2 ил.

1453551

Изобретение относится к электротехнике и может быть использована во

50 вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения путем

5 уменьшения высокочастотных пульсаций и улучшение электромагнитной совместимости при одновременном расширении диапазона регулирования. 10

На фиг, 1 показана схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Преобразователь постоянного напря- 15 жения содержит цепь 1 обратной связи, входом подключенную к выходному выводу 2, а выходом — к входу широтноимпульсного модулятора 3, другой вход которого соединен с выходом зацающего генератора 4, а выход — с первым входам фазарасщепителя 5, постраеннаго например, на ключе 6 и трансформаторе 7. Второй вход фазорасщепителя 5 соединен с вторым выходом за- 25 дающего генератора 4, а первый и второй выходы фазарасщепителя соответственна через первый 8 и второй 9 формирователи управляющих напряжений соединены с входами 10 и i 1 регулирующих 30 транзисторов палумастовага усилителя

12 мощности, выходом подключенного к первичной обмотке выходного трансформатора 13, вторичная обмотка которого через выпрямитель 14 и фильтр

15 подключена к выходному выводу 2.

Преобразователь также содержит последовательна соединенные инвертар 16, входом соединенный с выходом широтноимпульсного модулятора (ШИН) 3, диф- 40 ференцирующую цепь 17, усилитель 18 с развязывающим трансформатором 19, выход которого подключен к управляющему входу двухпроводного ключа 20, cHJIoHblB вываДы KQTQPoI а IIQIIKIIIO IeIIbI K 45 точке 21 соединения силовых выводов транзисторов палумастанагo усилителя мощности и к средней точке 22 емкостного делителя 23 напряжения, включенного параллельна входным выводам 24.

Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении стабилизированного преобразователя постоянного напряже55 ния задающий генератор 4 генерирует прямоугалъные импульсы (фиг. 2a) „которые поступают на вход ШИИ 3. На другой вход Ш!М 3 поступает сигнал рассогласования с выхода цепи 1 обратной связи, где выходное напряжение сравнивается с опорным, и pasностный сигнал усиливается до необходимого значения. На своем выходе

ШИМ 3 формирует прямоугольные импульсы (фиг. 2б), длительность которых определяется цепью 1 обратной связи и зависит от выходного и входного напряжений и тока нагрузки. С выхода

ШИИ .3 широтно-модулированная последовательность прямоугольных импульсов поступает на вход ключа 6, на другой вход этого ключа поступает переменное напряжение с выхода задающего генератора 4. Ключ 6 работает таким образом, что ток через первичную обмотку трансформатора 7 протека". ет при наличии напряжений на обоих входах. Причем,. если полярность напряжений на обоих входах совпадает, ток через ключ а первичную обмотку протекает в одном направлении, если полярность противоположна — то в другом. Таким образом, на вторичных обмотках трансформатора 7 формируются импульсные напряжения прямоугольной формы, сдвинутые друг относительна друга на 180, т.е. происходит расщепление фазы.

С выходных обмоток трансформатора

7 импульсные управляющие напряжения через формирователи 8 и 9 управляющих напряжений поступают соответственна на управляющие входы 10 и 11 регулирующих транзисторов палумаставога усилителя 12 мощности. Формирователи 8 и 9 управляющих напряжений служат для формирования управляющих напряжений, обеспечивающих переключение силовых регулирующих транзисторов и содержат ограничивающие, форсирующие и запирающие цепи.

Таким образом, на управляющие входы регулирующих транзисторов полумостового усилителя 12 мощности поступают управляющие напряжения (фиг.2 в и r), сдвинутые друг относительно о друга на 180 и равные па длительности соответствующим напряжениям, вырабатываемым ШИ11 3. В результате происходит поочередное переключение регулирующих транзисторов палумаставага усилителя 12 мощности, и на первичной обмотке выходного трансформатора 13 формируется переменное напряжение с паузой на время выключенного состояния (фиг ° 2д) . С втаричи меньшей, чем длительность паузы в напряжении на первичной обмотке выходного трансформатора 13, сформированное импульсное напряжения с Bbl-. хода усилителя-формирователя 18, имеющее вид, показанный на фиг. 2э, поступает через-развяэынающий трансформатор 19 на управляющий нход ключа 20. На чертеже показан ключ, выполненный на диодном мосте с транзистором, включенным в диагональ постоянного тока.

Таким образом, на управляющий вход ключа 20 поступает импульсное напряжение, открывающее его при закрывании силовых регулирующих транзисторов и закрывающее его несколько раньше, чем откроются регулирующие транзисторы (фиг . 2и) . При этом первичная обмотка ныходного трансформатора

13 одним концом (точка 21) оказывается подключенной через открытый ключ

20 к средней точке 22 емкостного делителя 23 напряжения, а другим — к средней точке емкостного делителя напряжения полумостового усилителя

12 мощности. Такое включение первичной обмотки при закрытых транзисторах и открытом ключе 20 аналогично включению ее между двумя источниками питания одинакового напряжения, образуемыми двумя емкостными делителями.

При этом первичная обмотка выходного трансформатора 13 оказывается в момент паузы нагруженной на малое реактивное сопротивление. В результате энергия, запасенная в выходном трансформаторе 13, расходуется на переза= ряд емкостей одного и второго емкостных делителей, включенных параллельно входному источнику питания. Таким образом, при закрывании регулирующих транзисторов полумостового усилителя

12 мощности и открывании двухстороннего ключа 20 происходит полное демпфирование возникающих высокочастотных колебаний. При этом резко уменьшаются высокочастотные выбросы напряжения на первичной и вторичной обмотках выходного трансформатора 13 во время паузы. Это приводит к уменьшению высокочастотных пульсации на выходе, и к значительному уменьшению .электромагнитных наводок на выходные и другие расположенные рядом цепи, что улучшает электромагнитную совместимость стабилизированного преобразователя постоянного напряжения.

3 141355 ных обмоток выходного трансформатора

13 переменное напряжение через выпрямитель 14 нфнльтр 15 поступает н нагрузку. Стабилизация выходного на5 пряжения при воздействии дестабилизирующих факторов осуществляется за счет поддержания открытого и закрытого состояний регулирующих транзисторов таким образом, .чтобы выходное напряжение оставалось постоянным.

Широтно-модулированная иоследонательность прямоугольных импульсов с выхода модулятора 3 поступает на инвертор 16 и на его выходе имеет вид, показанный на фиг. 2 е. Последовательно включенные инвертор 16,дифференцирующая цепь 17, усилитель 18 с раэвяэывающим трансформатором 19 необходимы для формирования на управляю- 20 щем входе ключа 20 напряжения, которое открывает ключ 20 в момент закрытия силовых регулирующих транзисторов усилителя 12 мощности, так как включение ключа 20 происходит при за- 25 крывании силовых регулирующих транзисторов, а выключение ключа 20 необходимо осуществить несколько раньше, чем произойдет включение регулирующего транзистора, из-за возможного возникновения сквозных токов и обеспечения необходимого диапазона регулирования, то в названной последовательной цепи из иннертора 16, дифференцирующей цепи 17 и усилителя

18 с развязывающим трансформатором

19 происходит укорачивание запирающих импульсов, поступающих с выхода

ШИИ 3. Укорачивание импульсов осуществляется дифференцнрующей цепью 17, 40 напряжение на выходе которой имеет вид, показанный на фиг. 2ж. Включенный перед дифференцирующей цепью 17 инвертор 16 позволяет при этом оставить задний фронт импульсов, вырабатываемых ШИК 3 во временной привязке без изменения. Это необходимо, так как закрывание регулирующих транзисторов усилителя мощности происходит при попадании импульсов, посту- 5 пающих с выхода IHH 3, т.е. по их заднему фронту, и в тот же момент необходимо открыть ключ 20. Импульсы поступают с выхода дифференцирующей цепи 17 на вход усилителя 18, усиливаются им до необходимого значения и там же приобретают прямоугольную форму с длительностью, меньшей, чем на выходе инвертора 16, а значит

5 14535

Кроме того, вследствие быстрого и

Полного демпфирования высокочастотных колебаний в предлагаемом стабилизироВанном преобразователе постоянного

Напряжения имеется более широкий диа5

Назон регулирования выходного напря«кения. Это объясняется тем, что для

Нормального функционировання стабилизированного преобразователя постояного напряжения минимальная длительость закрытого состояния регулируюх транзисторов (пауза) ограничиватся временем затухания высокочастотх колебаний и перемагничиванием вы- r ходного трансформатора. В преобразователе минимальная длительность закрытого состояния транзисторов (пауза) ограничена временем открытого состояния двухпроводного ключа и может быть б значительно меньшей, так как определяется параметрами дифференцирующей епи, а не длительностью затухающих высокочастотных колебаний, Кроме того, предлагаемый преобразо-?5 фатель имеет более высокий КПД, так как двухпроводный демпфирующий ключ выключается только во время закрытого

«1остояния транзисторов, а во время 1ткрьггого состояния транзисторов îí qg отключен и не оказывает влияния на работу. формула изобретения

Зб

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный полуМостовой усилитель мощности, выходом подключенный к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичные обмотки которого через выпрямитель и фильтр подключены к выходным клеммам, цепь обратной связи, входом подключенную к выходным выводам, а выходомк одному входу широтно-импульсного

Модулятора, другой вход которого соединен с первым выходом задающего гене ратора, а выход — с первым входом фазорасщепителя, второй вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, а первый и второй выходы фазорасщепителя соответственно через первый и второй формирователи управляющих напряжений соединены с входами регулирующих транзисторов, и дифференцирующую цепь, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения за счет уменьшения высокочастотных пульсаций, улучшения электромагнитной совместимости при одновременном расширении динамического диапазона регулирования, в него введены двухпроводный ключ, емкостной делитель, усилитель с развязывающим транс форматором, инвертор, входом подключенный к выходу широтно-импульсного модулятора, а выходом — к входу дифференцирующей цепи, усилитель с развязывающим трансформатором, вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепи, а выход — к управляющему входу двухпроводного ключа, силовыми выводами подключенного к точке соединения силовых выводов транзисторов полумостового усилителя мощности и к средней. точке емкостного делителя напряжения, включенного параллельно входным выводам.

1453551

Составитель Н.@ашевская

Редактор Н.Яцола Техред М.Ходанич °

Корректор Н.Королb

Заказ 7298/53

Производственно-полиграфическое препприятн», г. Уя-оро"., ул. Проектная, ч

Тираж 645 11одпис кое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раулская наб., д. 415