Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника питания с повышенной надежностью и точностью регулирования выходного напряжения Сущность изобретения: устройство состоит из каскадно соединенных усилителя мощности 1, в цепь питания которого включен датчик тока 2, соединенный с компаратором 3, выходной трансформатор 5, вторичная обмотка 6 которого зашунтирована тиристором 7, выпрямитель 8 с конденсатором 9 и датчиком напряжения 10 на выходе, соединенного выходом через компаратор 11 и формирователь импульсов 12 с управляющим входом тиристора 7. Указанное выполнение устройства позволяет за счет использования свойств ферромагнитного магнитопровода трансформатора 5 исключить магнитный ключ, заменив его электронным 3 ил сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874673/07 (22) 15.10.90 (46) 23.07,92. Бюл, N 27 (71) Коммунарский горно-.металлургический институт (72) В.С.Кодекин, Е.Е.Бизянов и В.В.Проскуряков (56) Басс А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом, М., Радио и связь, 1987, с.122, рис, 7.1, Авторское свидетельство СССР

N. 1363401, кл. Н 02 M 3/337, 1987. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ B ПОСТОЯННОЕ (57) Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника питания с повышенной надежностью и точноИзобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным преобразователям постоянного напряжения в постоянное.

Известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное, s состоящий из усилителя мощности, выполненного на двух транзисторных силовых ключах, и выходном трансформаторе, имеющем среднюю точку, подключенную к одному из входных выводов, а ко вторичной обмотке трансформатора подключен через выпрямитель выходной емкостной фильтр. Усилитель мощности через вспомогательный трансформатор подключен к автагенераторному нестабилизированнаму преобразователю напряжения. питание которого осуществляется от линейного стабилизатора напряжения, Через дополнительную обмотку вспомогательного трансформатора подключен вход широтно-импульсного мо.. SU Ä 1749999А1 стью регулирования выходного напряжения. Сущность изобретения: устройство состоит из каскадно соединенных усилителя мощности 1, в цепь питания которого включен датчик така 2, соединенный с компаратором 3, выходной трансформатор 5, вторичная обмотка 6 которого зашунтирована тиристором 7, выпрямитель 8 с конденсатором 9 и датчиком напряжения 10 на выходе, соединенного выходом через компаратор 11 и формирователь импульсов 12 с управляющим входом тиристора 7. Указанное выполнение устройства позволяет за счет использования свойств ферромагнитного магнитопровода трансформатора 5 исключить магнитный ключ, заменив его электронным. 3 ил, дулятора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя, а выход подключен ко входу управления мощности, Недостатками данного устройства являются сложность системы управления, большое время регулирования в связи с наличием канала обратной связи, который содержит несколько последовательно включенных устройств, а также невысокая точность регулирования, Наиболее близким по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, состоящий из усилителя мощности, выполненного на двух силовых ключах и выходном трансформаторе с первичной обмоткой, имеющей среднюю точку, подключенную через дроссель к одному из входных выводов. а ко вторичной обмотке трансформатора подключен через выпрямитель выходной конденсаторный фильтр, Формирователь

1749999

10 симметричного прямоугольного напряжения подключен к управляющим входам силовых ключей двухтактного усилителя мощности. Дополнительный управляемь1й ключ, который в частном случае может быть выполнен в виде магнитного переключателя, включен между средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора одним из ее крайних выходов. Магнитный переключатель выполнен в виде двухобмоточного магнитного переключателя. Первичная обмотка его включена между средней точкой первичной обмотки трансформатора и одним из ее крайних выводов, а вторичная обмотка переключателя включена последовательно и встречно с дополнительной обмоткой трансформатора и соединена с выходом узла управления, вход которого подключен к выходу выходного конденсаторного фильтра, при этом узел управления выполнен в виделинейногостабилизатора напряжения (2).

Недостатком преобразователя является то, что ток коллектора силового ключа ограничен лишь индуктивностью дросселя по ц iv питания, что снижает надежность.

Кроме того, при закорачивании первичной обмотки трансформатора в индуктивностях последнего остается энергия, и она будет передаваться в нагрузку после закорачивания, что Сни>кает точность регулирования выходного напряжения, Целью изобретения является повышение надежности и точности регулирования выходного напря>кения.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь постоянного тока напряжения в постоянное содержит входные выводы для подключения источника постоянного напряжения, усилитель мощности, один вход которого соединен с одним из входных выводов, а выход — с первичной обмоткой выходного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен вход выпрямителя, выход которого соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, а также выходной конденсатор фильтра, включенный параллельно выходу выпрямителя, и формирователь импульсов, кроме этого, в него дополнительно введены датчик тока, включенный между другим входом усилителя мощности и другим входным выводом, датчик напряжения, включенный параллельно конденсатору фильтра; два компаратора и тиристор, включенный параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора, причем первый выход первого компаратора соединен с выходом датчика тока, его второй вход использован в качестве входа сиг15

55 нала задания на максимальный выходной ток усилителя мощности, а выход подключен к входу управления усилителя мощности, выход датчика напряжения подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого использован, в качестве входа сигнала задания на выходное напряжение, а выход подключен ко входу формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему переходу тиристора, На фиг. 1 изобра>кена принципиальная схема преобразователя; на фиг, 2 — эквивалентная схема; на фиг. 3 — временные диаграммы.

Преобразователь содер>кит усилитель мощности 1 последовательно в цепь питания которого включен датчик тока 2, выход которого подключен ко входу компаратора 3, выход которого включен на входуправления усилителя мощности 1, при этом выход.усилителя мощности 1 подключен к первичной обмотке 4 выходного трансформатора 5, параллельно вторичной обмотке 6 трансформатора 5 включен тиристор 7, причем параллельно тиристору 7 включен вход выпрямителя 8, параллельно выходу которого включены выходной конденсаторный фильтр 9 и датчик напряжения 10, при этом выход датчика напря>кения 10 включен на вход второго компаратора 11, выход которого соединен со входом формирования импульсов 12, выходные шины которого подключены к управляющему переходу тиристора 7, Работа преобразователя поясняется по эквивалентной схеме, Усилитель мощности 1 изображен в виде генератора прямоугольных импульсов Г, Датчик тока 2 и компаратор 3 представлены в виде порогового устройства ПУ 1, которое при превышении выходным током генератора ii ЗНаЧЕНИя 11Мкс ПадаЕт СИГНаЛ На ПЕРЕключение полярности напряжения генератора Г, Трансформатор 5 с обмотками

4 и 6 заменен своей схемой замещения, где

L 1 — индуктивность рассеивания первичной обмотки 4, и вторичной обмотки 6 L — индуктивность намагничивания трансформатора 5. Так как индуктивность рассеивания вторичной обмотки 6 по сравнению с Ls< или

L4 мала, то ею при анализе можно пренебречь, поэтому на схеме она не показана.

Выпрямитель 8 представлен в виде сопротивления R = Вд, где Яд — сопротивление диода выпрямителя. Так как емкость конденсатора фильтра как правило достаточно велика, а сопротивление конденсатора переменному току мало, то конденсатор филь1749999 тра, заряженный до напряжения- U2--UH, представлен в виде источника ЭДС, Датчик напряжения 10, компарэтор 11 и формирователь импульсов 12 представлены в виде порогового устройства ПУ 2, которое при . 5 превышении напряжением U2 заданной величины подает сигнал на отпирание тиристора Vs, На фиг. 3 представлены временные диаграммы тока в первичной обмотке I1. на- 10 пряжения U1, индукции В в магнитопроводе трансформатора и ЭДС !2:на индуктивности намагничивания Lp . Указанные токи и на-. пряжения обозначены на фиг. 2, Пусть в момент времени t=0 на выходе генератора Г установилось положительное

НаПРЯжЕНИЕ С аМПЛИтУДОй 131ыахс, ТОК !1 В первичной обмотке трансформатора начнет нарастать по линейному закону со скоро.стью

d 1 1-!1макс !2 .А /

d с LS1

ГДЕ 01макс — аМПЛИтУДа ВЫХОДНОГО НаПРЯжЕния генератора, В; !

2 — ЭдС вЂ” на вторичной обмотке транс- 25 форматора В;

Ls1 — индуктивноСть рассеяния первичной обмотки тр — ра Г.

Пусть сердечник магнитопровода трансформатора был перемагничен и индук- З0 ция в нем была равна индукции насыщения — Bs

После того как начнет течь ток i1 сердечник начнет перемагничивэться. При этом индукция будет нарастать по закойу, B(t) !2 с Т

И/1 $ где W1 — число витков первичной обмотки трансформатора;

$ — сечение магнитопровода трансформатора, м2;

t — текущее время, с.:

Допустим, в момент времени t=.t1 напря- жение U2 превышает заданный уровень.

При этом пороговое устройство ПУ 2 подает импульс на отпирание тиристора Us, Последний откроется и зашунтирует индуктивность намагничивания L . При этом рост индукции в магнитопроводе прекратится, .конденсатор фильтра начнет отдавэть знер- 50 гию в нагрузку, напряжение U2 начнет снижаться, Скорость тока I1 возрастет и станет равНой с!! 1 О1 А/С

d t Ls1

В момент времени t=t2 ток i1 достигнет значения устэвки I1MgKc и пороговое устройство ПУ 1 подаст сигнал на переключение полярности выходного напряжения генератора Г.

При смене полярности скорость тока i1 поменяет знак и ток !1 начнет Спадать. При снижении тока I1 до нуля тиристор Us выключится и на индуктивности L/q появится отрицательная ЭДС. Ток i1 поменяет знаки и начнет спадать со скоростью о 1 01+!2 А/С

d t Ls1 а индукция в магнитопроводе В начнет спадать по закону

В(с) — + В1, Т, И/1 $ ,.где В1 — значение индукции в матнитопроводе трансформатора в момент времени t =

=.t1.Òë.

При достижении индукцией значения —.

Bs мэгнйтопровод трансформатора насы- . щается и ЭДС 12 становится равной нулю. . При этом скорость тока l1 возрастает и ста- . нет равной

d i 1 1 А/

dt Ы1

При достижении током !1 значения тока

УСтаВКИ вЂ” !1мдхс ПОРОГОВОЕ УСтРОйСтВО ПУ1 подает сигнал на переключение полярности напряжения генератора Г. Ток l1 начнет возрастать, В момент времени t=t6 магнитопровод выходит из насыщения и на индуктивности Lp (на вторичной обмотке тра н сформатора) поя вля ется ЭДС l2, Затем все процессы повторяются.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий входные выводы для подключения источника постоянного напряжения, усилитель мощности, один вход которого соединен с одним из входных выводов, а выход — с первичной обмоткой выходного трансформатора. к вторичной обмотке которого подключен вход . выпрямителя, выход которого соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, а также выходной конденсатор фильтра, включенный параллельно выходу выпрямителя, и формирователь импульсов, отличающийся тем,.что, с целью повышения надежности,и точности регулирования выходного напряжения, дополнительно введены датчик тока, включенный между другим входом усилителя мощности и другим входным выводом, датчик напряжения, включенный параллельно конденсатору фильтра, два компаратора и тиристор, включенный параллельно вторичной обмотке, выходного трансформатора, причем, первый выход первого компаратора соединен с выходом датчика тока, его второй вход

1749999

Фо8 1 использован в качестве входа сигнала задания нэ мдксимдльныЙ ВыхОднОЙ ток усили". теля мощности, а выход подключен к входу управления усилителя мощности, выход датчика напряжения подключен ко первому входу второго компаратора, второй вход которого использован, в качестве входа сигнала задания на выходное напряжение, а выход подключен ко входу формирователя импульсов, выход которого

5 подключен к управляющему переходу тиристора.

1749999

Редактор А.Зробок

Заказ 2602 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина. 101

РУ

У/

1 !

Составитель Е,Бизянов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О Ципле