Статический преобразователь напряжения

(1 11 655047 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.03.79(088.8) по лолам изобретений открытий(54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к преобразовательной тсхнике и может быть использовано в качестве источника питания радиоэлектронной аппаратуры, устройств автоматики и промышленной электроники. Оно может использовано как в транзисторных, так и в тиристорных статических преобразователях.Известны статические преобразователи напряжения, в которых выходное напряжение стабилизировано по среднему за полу- период значению. Тем самым достигается стабильность амплитудного значения индукции в сердечнике силового трансформатора и создают условия, препятствующие возникновению в нем постоянного подмагничивания. В качестве элемента, интегрирующего выходное напряжение и обеспечивающего переключение коммутирующих элементов в момент достижения средним значением (индукцией) заданной величины, может использоваться, например, дроссель насыщения 1.Недостатками известного являются намоточные элементы, такие как трансформаторы и дроссели, не подаются микроминиатюризации современными технологическими методами, большой разброс величин индукций насыщения магнитных материалов вызывает разброс стабилизированной величины индукции в сердечнике силового 2трансформатора, и как следствие, необходимость увеличения запаса по его индукции, Последнее приводит к возрастанию габаритов устройства.5 Наиболее близким по технической сущности к изобретению является инвертор, содержащий силовые транзисторы с цепями управления, трансформатор, интегрирующую РС-цепь, соединенную со вторичной 10 обмоткой трансформатора, и коммутирующую цепь, состоящую из симистора и дросселя. Выходное напряжение такого инвертора оказывается стабилизированным по стреднему значению, а частота определяет ся величиной поданного напряжения 121,Недостатком известного устройства является большая мощность потребления интегрирующей ЯС-цепью и коммутирующим элементом, а также загрузка силовых транзисторов дополнительным током, необходимым для выхода транзисторов из режима насыщения. Такой преобразователь практически не поддается миниатюризации.Поставленная цель достигается тем, чтов статический преобразователь напряжения, содержащий силовые ключи, трансформатор, интегрирующую ЯС-цепь, соединенную со вторичной обмоткой трансформатора, введен пороговый элемент, первый вход 30 которого соединен с конденсатором ЯС-це10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 65 пп, второй вход - с источником опорного напряжения, а выход - со входом, блока управления ключами и со вспомогательной цепью из двух последовательно соединенных резисторов, один из которых зашунтирован диодом, и конденсатора, соединенного с базой дополнительного транзистора, переход эмиттер-коллектор которого шунтирует конденсатор РС-цепи, причем последняя подключена ко вторичной обмотке трансформатора через выпрямитель,В тех случаях, когда необходима гальваническая развязка между нагрузкой и цепями управления, выпрямитель, выход которого подключен к интегрирующей ЯС-цепи, подключается к третьей обмотке трансформатора.На фиг. 1 приведена принципиальная схема статического преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы напряжения в характерных точках схемы.Статический преобразователь содержит силовые полупроводниковые элементы 1 (транзисторы или тиристоры), коммутирующие цепь первичной обмотки однофазного трансформатора 2.В качестве примера дана мостовая схема. Ко вторичной обмотке трансформатора 2 параллельно нагрузке 3 подключен двухполупериодный выпрямитель 4, к выходу которого присоединена интегрирующая цепь состоящая из резистора 5 и конденсатора 6. К конденсатору 6 подключены коллектор и эмиттер обнуляющего транзистора 7. Один из выводов конденсатора 6 соединен с первым входом порогового устройства 8. Второй его вход соединен с источником 9 опорного напряжения. Выход порогового устройства 8 соединен с последовательной цепью из двух резисторов 10 и 11 и конденсатора 12. Один из резисторов зашунтирован диодом 13, Один вывод конденсатора 12 подключен к общей точке схемы, другой соединен с базой транзистора 7. Кроме того, выход порогового устройства 8 сосдинен со входом устройства 14 управления силовыми коммутирующими элементами 1,На фиг. 2 обозначено напряжение 15 на интегрирующем конденсаторе 6, напряжение 16 опорного источника 9, напряжение 17 на выходе порогового элемента 8, напряжение 18 на конденсаторе 12, уровень 19 переключения транзистора 7, напряжение 20 на нагрузке 3; 1 - момент включения порогового устройства 8, 1, - момент; включения транзистора 7, 1, - момент выключения порогового устройства 8, 14 - момент выключения транзистора 7.Преобразователь работает следующим образом.После включения коммутирующими элементами 1 напряжения на первичную обмотку трансформатора 2, на нагрузке 3 появляется прямоугольное напряжение 20, Выпрямитель 4 детектирует его и напряжение интегрирующего конденсатора 6 нарастает по закону, близкому к линейному. В момент 1 ь когда напрякение 15 интегрирующего конденсатора сравняется с уровнем напряжения 16, срабатывает пороговое устройство 8 и на его выходе появляется напряжение 17, которое поступает в устройство управления и вызывает переключение коммутирующих элементов преобразователя. На нагрузке напряжение меняет полярность,Появившееся на выходе порогового устройства напрякение вызывает заряд конденсатора 12 через диод 13 и резистор 10, Через некоторое время, определяемое постоянной времени заряда, напряжение 18 на конденсаторе 12 достигает уровня 19 переключения транзистора 7 (момент 1), который, насыщаясь, обеспечивает разряд интегрирующего конденсатора 6. В момент когда снижающееся напряжение 15 конденсатора 6 сравняется с уровнем опорного напряжения 16 источника 9, пороговый элемент 8 переключится и снимет напряжение 17 со входа устройства 14 управления и зарядной цепи конденсатора 12. Последний начинает разряжаться через последовательно включенные резисторы 10 и 11. Резистор 11 установлен для ограничения разрядного тока конденсатора 12. В момент 14 транзистор 7 переходит в режим отсечки, К этому моменту интегрирующий конденсатор 6 оказывается полностью разряженным и начинается следующий цикл его заряда,Таким образом, в преобразователе обеспечивается стабилизация амплитудного значения напряжения на интегрирующем конденсаторе, которое пропорционально среднему значению выходного напряжения преобразователя. Последнее, в свою очередь, пропорционально амплитудному значению индукции в сердечнике трансформатора 2.Вся обработка информации производится в маломощных управляющих цепях с помощью полупроводниковых элементов, позволяющих использовать методы гибридно- пленочной технологии, Тем самым существенно снижаются габариты устройства и потери в преобразователе. Коммутация силовых элементов происходит при номинальных значениях токов, поэтому надежность предлагаемого преобразователя выше. На повышение надежности сказывается также сокращение мощности потребляемой схемой.Формула изобретенияСтатический преобразователь напряжения, содержащий силовые ключи, связанные с блоком управления, интегрирующую 1 С-цепь, связанную со вторичной обмоткой трансформатора, и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, сректор Е. Хмелева каз 185/14 Изд. М 216 Тираж 865 П 1 зПО Государственного комитета по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5писно шог ра фи я, пр. Сапунова, 2 целю сн 11 жепия потерь и уменьшения габаритов, он снабжен пороговым элементом, псрвый вход которого соединен с конденсатором ЛС-цепи, второй вход - с источником опорного напряжения, а выход - со входом блока управления и со вспомогательной цепочкой из двух последовательно соединенных резисторов, один пз которых зашунтирован диодом, и конденсатора, соединенного с базой дополнительно введенного транзистора, переход эмиттер - коллектор которого подключен параллельно конденсаторуЙС-цепи, причем последняя соединена совторичной обмоткой трансформатора через5 выпрямитель,Источники информации,прпнятьтс во внимание прп экспертизе1. Лвторскос сгидетельстго СССР352355, кл. Н 02 Ч 7/12, 1975.10 2. Патент А 1 глп 11322009, НЗТ, 1974.