Стабилизированный преобразователь постоянного тока

ОЮЗ СО 8 ЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХЕСПУБЛИК Н 9)И ба, Н 02 М 3/33 3(51) 6 0 ГОСУДАРСТ ПО ДЕЛАМ ОП ченнымсвязи Р 43Гарцман, Щербаков аучно-производфБуревестник" 088.8)(54) (57) 1. С ОБРАЗОВАТЕЛЬ ПО держащий входны через регулирую тель мощности выходом, выпрям нены с выходным Г ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП АНИЕ ИЗО СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградское нствеиное объединение(53) 621,316,722.1 торское свидетелькл. С 05 Р 1/56,нт Великобританиикл. С 05 Р 1/64, 1977.рское свидетельство СССРкл. Н 02 М 3/335,1978. АБИЛИЗИРОВАННЫИ ПРЕ СТОЯННОГО ТОКА, сое выводы, которые щий элемент, усилитрансформаторным итель и фильтр соед и выводами, подклюи через усилитель обратной к управляющему входу регулирующего элемента, причем последнийвыполнен на регулирующем транзисторе с резистором в цепи эмиттера, а усилитель мощности - на силовых транзисторах, управляющими входами подсоединенных к выходам задающего генератора, о т л и ч а ю щ и й с я теМ, что, с целью повышения качества энергии на выходе стабилизированного преобразователя путем увеличения быстродействия системы регулирования, а также упрощения, первый входной и выходной выводы объединены общей шиной, к которой подключен указанный резистор, а коллектор регулирующего транзистора подключен к объединенным эмиттерам силовых транзисторов усилителя мощности,который выполнен по схеме со средней точкой, подключенной к второму входному выводу.бэцод105 б 1 б 8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что коллекторы силовых транзисторов 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля питания высоковольтным стабилизированным напряжением электронныхи других приборов и аппаратов, входящих в состав аппаратурных комплексов для научных исследований,содержащих быстродействующие цифровые устройства автоматики и вычислительной техники, а также другиеэлектронные устройства, чувствительные к импульсным помехам.Известны стабилизированные преобразователи с высоковольтным выходом, содержащие включенные последовательно регулирующий транзистор,двухтактный преобразователь,содер-жащий усилитель мощности на силовыхтранзисторах с выходным трансформа.тором и задающий генератор с трансформаторным выходом, подключеннымк управляющим входам силовых транзисторов усилителя мощности, выпрямитель, делитель выходного напряжения и усилитеЛь обратной связи,подключенный к входу регулирующеготранзистора,При этом эмиттер регулирующеготранзистора подключен к среднейточке первичной обмотки выходноготрансформатора усилителя мощностилибо непосредственно, либо черездроссель, зашунтированный последовательной диодно-резистивной цепочкой Ц и И .Однако стабилизация выходного напряжения в этих устройствах осуществляется посредством автоматического регулирования низковольтногонапряжения питания усилителя мощности по отклонению выходного высоковольтного напряжения. Паразитные параметры выходного трансформатора (распределенная емкость высоковольтной обмотки и индуктивность рассеяния) обуславливают вслучае питания усилителя мощностиот источника напряжения кратковременные скачки потребляемого тока,а также искажение вершины импульса .напряжения на каждой из первичныхполуобмоток и высоковольтной обмоткетрансформатора кратковременнымивыбросами значительной амплитудыи затухающими высокочастотными колебаниями,Это ухудшает электромагсоединены сЬ средней точкой через введенные конденсаторы. 2нитную совместимость технических средств аппаратурного комплекса,содержащего известные высоковольтные стабилизаторы, по цепям электропитания.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стабилизированный преобразователь постоянного. тока, входные выводы которого через регулирующие элементы, усилитель мощности с трансформаторным выходом, выпрямитель и фильтр соединены с его выходными выводами, подключенными через усилитель обратной связи к управляющему входу регулирующего элемента, причем последний выполнен на регулирующем транзисторе с резистором в цепи эмит. тера, а усилитель мощности - на силовых транзисторах, управляющими входами подсоединенных к выходу задающего генератора 3 .Однако в известном стабилизированном преобразователе на входе усилителя мощности установлен конденсатор, поэтому для устранения сквозных токов управление силовыми тран- зисторами осуществляется с паузой на нуле, в течение которой разряжается емкость высоковольтной обмотки выходного трансформатора.Необходимость формирования паузы усложняет схему и конструкцию задающего генератора, а наличие паузы ограничивает воэможность повышения быстродействия системы регулирования и ухудшает таким путем качество энергии на выходе конвертора. Цель изобретения - повышение качества энергии на выходе стабилизатора путем увеличения быстродействия системы регулирования, а также упрощения устройстваЭта цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, входные выводы которого через регулирующий элемент, усилитель мощности с трансформаторным выходом, выпрямитель и фильтр соединены с его выходными выводами, подключенными через усилитель обратной связи к управляющему входу регулирующего элемента, причем последний выполнен на регулирующем транзисторе с резистором в цепи45 50 55 60 65 эмиттера, а усилитель мощности - насиловых транзисторах, управляющимивходами подсоединенных к выходу задающего генератора, первый входнойи выходной выводы объединены общейшиной, к которой подключен резистор, а коллектор регулирующего транзистора подключен к объединеннымэмиттерам силовых транзисторов усилителя мощности, который выполненпо схеме со средней точкой, подключенной к второму входному выводу.Кроме того, коллекторы силовыхтранзисторов соединены со среднейточкой через введенные конденсаторы.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие особенности его работы,Стабилизированный преобразовательсодержит регулятор 1 тока и преобразовательную ячейку 2, выпрямитель3 и включенный между выходным выводом и общей шиной делитель 4,Преобразовательная ячейка 2 состоит из задающего генератора 5 странсформаторным выходом и усилителя 6 мощности с первичной цепью 7на силовых транзисторах 8 и 9,управляющими входами подключенных к выходу задающего генератора 5. К коллекторам силовых транзисторов 8 и 9подключены полуобмотки 10 и 11 выходного трансформатора 12,и конденсаторы 13 и 14, подключенные каждыйпараллельно соответствующей полуобмотке. Регулятор 1 тока содержитрегулирующий элемент 15 на регулирующем транзисторе, 16 и резисторе17 в цепи его эмиттера, а также усилитель 18 обратной связи, Один извходов усилителя 18 соединен с источником опорного напряжения, а дру-гой - с делителем 4. Коллектор транзистора 16 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов 8 и 9.Регулирующий элемент 15, управляющийся от источника напряжения (с выхода усилителя 18),является для первичной цепи 7 усилителя 6 мощностиисточником тока,Усилитель 6 мощности образует всочетании с элементом 15 переключатель токапричем величина переключаемого тока регулируется по отклонению выходного высоковольтного напряжения, обеспечивая его стабилизацию на установленном уровне. Приэтом преобразовательная ячейка 2,благодаря соединению токозадающегорезистора 17 с общей шиной, а коллектора регулирующего транзистора 16 с объединенными эмиттерамисиловых транзисторов 8 и 9 усилителя 6 осуществляет преобразование ток-найряжение. Работа усилителя 6 в режиме переключения стабилизированного тока обуславливает малое время переходного процесса,так как транзисторы 8 и 9 переключаются попеременно без пауз, в отличие от известного устройства.Тем самым обуславливается воэможностьповышения частоты преобразования тока питания усилителя 6 в высоковольтное напряжение на вторичной обмоткетрансформатора 12, а следовательно,и быстродействия системы регулирования.Эпюры 19 и 21 (фиг.2) показываютизменение тока, протекающего соответственно через конденсатор 13или 14 и полуобмотку 10 или 11 в течение нескольких последовательныхтактов работы преобразователя 2.В каждый такт работы выходной токрегулятора 1 проходит по ветке первичной цепи 7, содержащее открытый20 в течение данного такТа транзистор8 или 9 усилителя 6 мощности и параллельную (.С -цепочку полуобмотки10 или 11 и конденсатора 13 или 14соответственно, Длительность такта25 равна полупериоду колебаний задающего генератора 5. В начальный моменттакта весь ток первичной цепи 7проходит через конденсатор 13 или14 открытой ветви. Ток в соответст 30 вующей полуобмотке 10 или 11 изменяется по мере заряда суммарной емкости С, образованной емкостью конденсатора 13 или 14 и пересчитанной в первичную распределительнойемкостью вторичной обмотки повышающего трансформатора 12 С, (С= С и; где и в ,коэффициентЯ,1 фтрансформации трансформатора 12,С- емкость вторичной обмоткитрансформатора 124 О Таким образом, в открытой ветвицепи 7 за время каждого такта имеетместо перераспределение выходногостабилизированного тока регулятора 1между полуобмоткой 10 или 11 и указанной емкостью С. Напряжение наполуобмотках 10(11 ) и емкости С име.ет вид совокупности отрезков параболы,представленных эпюром 21 и определяются величиной выходного тока регулятора 1,емкостью С,частотой задающего генератора 5 и числом витковобмоток. Динамические искажения,обусловленные переключением транзисторов 8 и 9, характеризуются задержкой начала изменения тока в полуобмотке 10 или 11 по отношению к началу изменения тока через емкость С, определяемой по формулеоф 1 (9 )З 1 О(Е) рнм.1 эгде Ь;о - индуктивность полуобмотки 10 (11) трансформатора 12;1056168 1 с 1 ю 1 и ии 1 ВНИИПИ ЗаТираж 874 9305/41одпи сное иал ППП "Патент",жгород,ул,Проектная 1 - динамическое сопротивление регулирующегоэлемента 15 регулятора тока 1.Практически не трудно обеспечить 3 к, ) 10 Ом, При индуктивности5полуобмоток 1)1 и 11 не более 11 бГн длительность 1в(,) не превышает"810 с, т.е. соизмерима с временем переключения современных транзисторов (КТ 907, КТ 626 и др). поэтому в предлагаемом устройстве влияниемна частоту переключения тока в усйлителе мощности б, а следовательно, и на быстродействие системы регулирования можно пренебречь.Кроме того, поскольку время переключения транзисторов в переключателе тока, образованном элементом 15 и усилителем б мощности, много меньше постоянной времени выходного Фильтра 3 и усилителя 18, то в течение длительности переходного процесса в усилителе б мощности выходной ток регулятора 1, а следовательно индукция в сердечнике трансФорматора 12, напряжение О и выходное напряжение не изменяются, т.е, в составе пульсаций выходного стабилизированного напряжения практически отсутствуют высокочастотные импульсы синхронные с моментами переключения транзисторов 8 и 9 усилителя б. Следует отметить также отсутствие в выходном напряжении искажений Формы на обмотках трансформатора 12 высокочастотными колебаниями, так как эквивалентный контур,образованный индуктивностью рас 1 сеяния и распределенной емкостью высоковольтной обмотки, обладает очень большим затуханием, вносимым сопротивлением Й , через которое указанный контур подключен к входным выводам. Отмеченное улучшает электромагнитную совместимость, упрощает конструкцию (нет жестких требований к экранировке) и снижает ограничение на увеличение частоты переключения тока транзисторов 8 и 9 усилителя б мощности, а следовательно, и на повышение быстродействия системы регулирования, улучшающее качество энергии на выходе стабилизатора.) В предлагаемом устройстве посравнению с известным выполнение усилителя 6 мощности по схеме со 2 О средней точкой позволяет осуществлять переключение его силовых транзисторов без пауз, что упрощает схему 5, а также настройку,.Эффективность стабилизированногопреобразователя обусловлена исключением необходимости экранированиятрансформатора ввиду снижения уровня радибпомех, упрощением схемы иконструкции задающего генератора,так как отсутствует необходимостьФормирования паузы между переключающими.импульсами, Кроме того, вследствие уменьшения длительности переходного процесса в усилителе мощности уменьшаются габариты радиаторов, на которых устанавливаются силовые транзисторы,