Преобразователь постоянного напряжения

Номер патента: 1073859

Авторы: Комаров, Марченко, Драбович, Костин

Скачать ZIP файл.

Текст

Смотреть

1073859 1Изобретение относится к электротеХНике, в частности к области регулирования и преобразования электрической энергии, и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, например, при создании вторичных источников электропитания с бестрансформаторным входом.Известен двухтактный инвер-тор с трансформаторным выходом, йодключенньщ через выпрямитель и ЬС -фильтр к нагрузке. Регулирование напряжения на нагрузкеосуществляется за счет того, что транзисторы .инвертора управляются модулированными по ширине импульсами Г 13.К недостаткам данного регулятора следует отнести очень высокий уровень пульсаций потребляемого от первичного источника тока, который носит импульсный, прерывистый характер. Это требует применения сложных мер по защите питающей сети и других пртребителей от помех, а также ухудшает использование первичного источника по мощности, Наличие дросселя в выходной цепи позволяет. получить непрерывный характер тока во вторичной цепи, однако полная модуляция выходного напряжения 3 по амплитуде затрудняет сглаживание выходных пульсаций.Известен также преобразователь, содержащий дроссель на входе инвертора, за счет чего улучшается фор ма тока, потребляемого от первичной сети (может иметь малые пульсации) Е 2 Д.Однако при этом резко возрастают пульсации на выходе, так как ток . 40 во вторичной обмотке имеет импульсный, прерывистый характер, а напряжение на нагрузке на этапах накопления энергии, входным дросселем поддерживается только за счет энер гии, накопленной конденсатором.Йаиболее близким к предложенному по технической сущности является преобраэователь, содержащий первый двухтактный инВертор с трансформаторвым выходом, который подключен через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, а также второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным к входной цепи второго выпрямителя,выход которого включен между входнымивыводами преобразователя и входом(.С-фильтра. Оба инвертора по цепи 5 питания параллельно подключены кконденсатору ЬС-фильтра. Инверторыданного преобразователя могутбыть выполнены по мостовой, полумостовой, нулевой схемам. Регулиро вание выходного напряжения осуществляется за счет переключения транзисторов второго инвертора импульсным напряжением, модулированнымпо ширине. Напряжение, снимаемоес вторичной обмотки этого инверторавыпрямляется и сумиируется с входным напряжением. Благодаря этомуна входе С -фильтра образуется частично моДулированное по глубиненапряжение, что наряду с наличиемво входной .цепи дросселя позволяетполучить непрерывный характерпотребляемого от первичного источника тока. За счет частичной молуляции напряжения на входе фильтрааналогичный уровень пульсаций входного тока достигается при значительно меньших габаритах С -фильтра,Первый инвертор переключается напряжением типа меандр, что позволяет 0 получить более низкий уровень пульсаций на его выходе по. сравнениюс известным преобразователем, поскольку. выходной конденсатор в этомслучае должен сгладить лишь пульса-.цию, определяемую конечной скоростьюпереключения транзисторов инвертора 137. 2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я . тем, что указанные инверторы по цепи питания включены параллельно. 3, Преобразователь по п. 1, . о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанные инверторы включены по цепи питания последовательно. К недостаткам преобразователя следует отнести повьыенный уровень пульсаций на выходе. Кроме того, применение данного регулятора при повышенных напряжениях питания(при построении йсточников питания с бестрансформаторным входом), затруднительно, поскольку последовательное включение инверторов по цепи питания для снижения рабочих напряжений на транзисторах приводит к разрыву цепи тока через первый инвертор в моменты, когда все транзисторы второго инвертора находятся в запертом состоянии, и нарушению нормального режима функционирования.Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем гнижения уровня его пульсаций.Цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения, содержащем первый двухтактный инвертор с трансформаторным выхо-. дом, подключенным через первый выпрямитель к выходным выводам преобразователя, и второй двухтактный инвертор с трансформаторным выходом, подключенным к входной цепи второго выпрямителя, выход которого включен между входными выводами преобразователя и входом С -Фильтра, выход которого образует цепь питания указанных инверторов, введен фазоимпульсный модулятор, к выходу которого подключены управляющие входы указанных инверторов, а каждый иэ трансформаторов инверторов снабжен дополнительной обмоткой, причем дополнительная обмотка трансформатора второго инвертора подключена через третий введенный выпрямитель к выходным выводам преобразователя, а дополнительная обмотка трансформатора первого инвертора подключена последовательно с .трансформаторным выходом второго инвертора к входу второго выпрямителяПо цепи питания указанные инверторы могут быть включены как параллельно, так и последовательно.На фиг. 1 показана принципиальная схема преобразователя на фиг. 2 - диаграмма напряжений.Преобразователь 1 фиг. 1) содержит первый двухтактный инвертор полу- мостового типа на транзисторах 1, .2, трансформаторе 3.1 с вторичной обмоткой 3.2 и дополнительной 3.3 и конденсаторах 4 и 5 и второй такой же инвертор на транзисторах 6, 7, трансформаторе 8.1 а вторичной обмоткой 8.2 и дополнительной 83 и конденсаторах 9, 10. Управляющие входы инверторов подключены к выходам фазоимпульсного модулятора 11. Вторичная обмотка трансформатора 3.2 через первый выпрямитель 12 подключена к нагрузке 13, а дополнительная обмотка этого трансформатора 3.3 через вторичную обмотку 8.2 трансформатора второго инвертора подключена к диагонали переменного тока второго выпрямителя 14, диагональ постоянного тока которого последовательно с входным источником 15 подключена к входу фильтра, состоящего из дросселя 16 и конденсаторов 4, 5, 9, 10.По цепи, питания инверторы подключены последовательно к выходу И-фильтра. Дополнительная обмотка 8.3 трансформатора второго .инвертора через третий выпрямитель 17 подключена к нагрузке 13, В необходимых случаях к нагрузке может быть подключен конденсатор 16,Устройство работает следующимобразом.каждый из инверторов переключает 5 ся прямоугольными напряжениями, поступающимис выходов фаэоимпульсно-го модулятора. Напряжения управленияпервого и второго инверторов совпадают по частоте, но сдвинуты фа 10 эоимпульсным модулятором на некото"рый уголПри этом на обмотках трансформаторов 3.1, 8,1 образуются напряжения, показанные на фиг. 2 а, б.если трансформаторы 3.1, 8.1 идентичны, то на входе выпрямитеця 14образуется напряжение, показанное на.Фиг. 2, В, а на вход ЬС -Фильтрапри этом поступает частично модули"рованное напряжение .ОФ, показанноена фиг. 2 а, которое сглаживаетсяСс-фильтром и подается в цепь пита- .ния инверторов.Напряжения прямоугольной формына обмотках трансформаторах 3.2и 8.3 выпрямляются выпрямителями .12 и 17 и подаются на нагрузку 13.Поскольку эти напряжения сдвинутына некоторый угол ч" , напряжениена нагрузке в момент переключения,З 0 например, первого инвертора .поддер"живается практически неизменнымсм. Фиг. 2 д) за счет напряжения,снимаемого с выпрямителя 17 и наоборот. Это позволяет существенно35 снизить напряжения пульсации нанагрузке по отношению к прототипулибо величину фильтрующего конденсатора 18, а во многих случаях дажеотказаться от него. Пульсации тока40,на юходе предлагаемого регуляторапри прочих равных условиях не превышают величины пульсаций входноготока в прототипе, поскольку режимработы входной. цепи может быть45 получен аналогичным. Регулированиевыходного напряжения осуществляетсяпутем изменения угла сдвига Ю меж- .ду управляющими напряжениями двухинверторов при помощи фазоимпульсного модулятора. При.этом изменяется среднее значение напряжения иавходе фильтра - Оф и напряжение пи"тания инверторов, а следовательно,и на нагрузке. Поскольку оба инвертора переключаются напряжениямитипа меандр, оказывается возможнымих последовательное включение ноцепи питания.Если. трансформаторы 31 и 8.1идентичны, то выравнивание токов60 через обмотки трансформаторов 3.2и 8,3 при последовательном соедине"нии инверторов происходит автоматически, поскольку через первичныеобмотки трансформаторов 3.1 и 8,165 протекает один и тот же ток. Вслед1073859 ВНИИПИ Заказ 375/52 . Тираж 667 Подписное иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная ствие этого выходные мощности инверторов и напряжения на них также автоматически выравниваются, что позволяет снизить напряжение на транзисторах вдвое по сравнению с прототипом и тем самым повысить надежность.В данном преобразователе возможно и параллельное включение инверторов по цепи питания. Если при этом выходные выпрямители 12 и 17 10 включены последовательно, то также обеспечивается выравнивание токов через обмотки 3.2 и 8.3 и-указанные выпрямители при несколько большей пульсации напряжения на выходе 15 (см. фиг. 26) . При параллельном включении инверторов по цепи питания и параллельном включении выходных выпрямителей выравнивание токов через выпрямители 12 и 17 существен О но зависит от разброса параметров элементов инвертора. Тип инверторов не имеет принципиального значения. Это может быть любой двухтактный инвертор мостового, полумостового или нулевого типа, выбор которого зависит от конкретных требований.Общая установленная мощность трансформаторов в предлагаемом преобразователе при тех же пределах регулирования не превышает установленной мощности трансформаторов в прототипе и больше мощности нагрузки на величину мощностей обмоток 8.2 и 3.3, Предлагаемое устройство в отличие от прототипа содержит одинаковые трансформаторы, что позволяет сократить номенклатуру используемых элементов. Наличие двух выходных выпрямителей позволяет вдвое по сравнению с прототипом уменьшить токовую нагрузку диодов при параллельном соединении выпрямителей, что необходимо при больших токах нагрузки,т.,е. в тех случаях, когда подавление выходных пульсаций встречает наибольшие трудности.

Заявка

3525200, 23.12.1982

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Г-4084

ДРАБОВИЧ ЮРИЙ ИВАНОВИЧ, КОМАРОВ НИКОЛАЙ СЕРГЕЕВИЧ, КОСТИН ИВАН ОНИСИМОВИЧ, МАРЧЕНКО НИКОЛАЙ БОРИСОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H02M 3/335

Метки: постоянного

Опубликовано: 15.02.1984

Код ссылки

<a href="http://patents.su/4-1073859-preobrazovatel-postoyannogo-napryazheniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь постоянного напряжения</a>

Похожие патенты