Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИШ 3 ЦРСЪЧЕП 4РЕСПУБЛИК 107114 С 05 Р 1/64 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИИДЕ 1 ИЪС х АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) М.П.Балашов, Д.М.Хорев, В.А.Корнилов, В.В.Стрельников, Л.Г.Ушкань, С.Б,Резников и С.В.Смирнов ,(53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Ромаш Э.М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. М., "Энергия", 1975, с. 141, рис. 4-1.2. Моин В.С. и Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., "Энергия", 1972, с. 233, рис. 7-10.(54)(57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий дроссель, включенный во входную цепь преобразователя, и трансформатор, средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному выводу стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, выводы первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, а концы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразователя, блок управления, первым выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторым выходом - к управляющим входам тиристоров, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходными выводами стаби.лизированного преобразователя, вторым входом - с источником эталонногонапряжения, а выходом - с входом блока управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшениямассы и габаритов стабилизированногопреобразователя, он. снабжен транзисторным регулятором, состоящим изуказанного дросселя, введенного регулирующего транзистора и введенного шунтирующего диода и подключенным силовыми выводами между указанной точкой соединения транзисторных ключей и вторым входным выводомстабилизированного преобразователя,а управляющим входом-к введенномутретьему выходу указанного блокауправления, в который введен широтноимпульсный модулятор, подключенныйвыходом к .третьему входу, а входом -к входу блока управления, двумя пороговыми элементами, входами соеаи"ненными с входом блока управления,задающим генератором, выходом соединенным с первыми входами введенныхэлементов И, с первым входом введенногр распределителя импульсов и спервым входом блока управления,триггером, подключенным входами к выодам пороговых элементов, а выходами - к вторым входам элементов И,подключенных выходами к входам введенного элемента ИПИ, подключенноговыходом ко второму входу распределителя импульсов, выход которого соединен с указанным вторым выходомблока управления,1107114 1Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам длястабилизации напряжения постоянного тока, и может бьть использовано в автономных системах электроснабжения подвижных объектов.Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения,содержащий нерегулируемый преобразователь постоянного напряжения под Оключенный к входным зажимам черезимпульсный транзисторный регулятор 11,Недостатками данного стабилизированного преобразователя являютсябольшие масса и габариты, обусловленные однозонным характером регулирования и тем, что вся выходнаямощность преобразовывается импульсным транзисторным регулятором,Наиболее близким к изобретениютехническим решением является стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащийдроссель, включенный во входную цепьпреобразователя, и трансформатор,средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены кпервому входному выводу стабилизированного преобразователя, выводыпервичной обмотки через транзистор"ные ключи соединены между собой, аконцы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразо"вателя, блок управления, первым выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторымвыходом " к управляющим входам тиристоров, и блок сравнения, первымвходом соединенный с выходными выво 40дами стабилизированного преобразователя, вторым входом - с источникомэталонного напряжения, а выходом - свходом блока управления,2 1Недостатками известного стабилизированного преобразователя являются45большие масса и габариты, что обусловлено низкой частотой коммутациисиловых элементов преобразователя и,как следствие, большой массой элементов фильтра. Низкая частота коммутации обусловлена применением тиристоров, частотные свойства которыхна порядок хуже частотных свойствтранзисторов. 2Цель достигается тем, что стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий дроссель, включенный во входную цепь преобразователя, и трансформатор, средние точки первичной и вторичных обмоток которого поцключены к первому входному выводу стабилизированного преобраэователя постоянного напряжения, выводы первичной обмотки через транзисторные ключи соединены между собой, аконцы вторичной обмотки через тиристоры соединены с первым выходным выводом стабилизированного преобразователя, блок управления, первым выходом подключенный к управляющим входам транзисторных ключей, а вторымвыходом - к управляющим входам тириеторов, и блок сравнения, первым входом соединенный с выходными выводамистабилизированного преобразователя,вторым входом - с источником эталонного напряжения, а выходом - с входомблока управления, снабжен транзисторным регулятором, состоящим из указанного дросселя, введенного регулирующего транзистора и введенного шунтирующего диода и подключенным силовыми выводами между указанной точкойсоединения транзисторных ключей ивторым входным выводом стабилизированного преобразователя, а управляющим входом - к введенному третьемувыходу указанного блока управления,в который введен широтно-импульсныймодулятор., подключенный выходом ктретьему входу, а входом - к входублока управления, двумя пороговымиэлементами, входами соеДиненными свходом блока управления, задающимгенератором, выходом соединенным спервыми входами введенных элементовИ, с первым входом введенного распределителя импульсов и с первым входомблока управления, триггером, подключенным входами к выходам пороговых элементов, а выходами " к вторымвходам элементов И, подключенных выходами к входам введенного элементаИЛИ, подключенного выходом к второму .входу распределителя импульсов, выход которого соединен с указаннымвторым выходом блока управления. Введение транзисторного регулятора, Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов стабилизированного преобразователя. включенного между точкой соединениятранзисторных ключей и плюсовой клеммой источника питания в общей сово"волило исключить изменение длительности открытого состояния тиристоров при регулировании выходного напряжения устройства и тем самым уменьшить массу фильтра при заданных пульсациях, кроме того уменьшение массы достигается тем, что регулируется не вся передаваемая мощность, а лишь только ее вольтодобовочная часть.На чертеже показана принципиальная схема стабилизированного преобразователя.Стабилизированный преобразователь содержит трансформатор 1, средние точки первичной и вторичной обмоток которого подключены к первому входному выводу 2, соединенному с источником 3 питания, а концы первичной обмотки через транзис горные ключи 4 и 5, зашунтированные обратными диодами 6,7, соединены между собой, тиристоры 8 и 9, катодами подключенные к концам вторичной обмотки трансФорматора, а анодами соединенные между собой и через нагрузку 10, зашунтированную выходным конденсатором 11, - с вторым входным выводом 12, транзисторный регулятор напряжения, включенный между плюсовой клеммой источника питания и точкой соединения транзисторных ключей, содержащий последовательно соединенные регулирующий транзистор 3, дроссель 14 и конденсатор 15 Фильтра, зашунтированный диодом 16, источник 17 эталонного напряжения, подключенный к одному из входов схемы 18 сравнения второй вход которой подключен к точке соединения анодов тиристоров, а выход - к входу системы 19 управления. Система управления содержит широтно-импульсный модулятор 20, два пороговых элемента 21 и 22, входы которых подключены к выходу схемы 18 сравнения, задающий генератор 23, выход которого через формирователи 24 и 25 импульсов подключен к первым входам элементов И 26 и 27, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ 28, и триггер 29, входы которого подключены к выходам пороговых элементов 21 и 22, а выходы - к входам элементов И 26 и 27, выход элемента ИЛИ 28 подключен к управляющим входам тиристоров 8 и 9 через распределитель 30 импульсов, выход задающего генератора 23 подключен к входам транзисторных ключей 4 и 5 и к первому входу распределителя 30 им 5 0 15 20 25 ЗО 35 40 4 50 55 пульсов, а выход широтно-импульсного модулятора к базе транзистора 13.Стабилизированный преобразовательработает следующчм образом.Напряжение питания через транзисторный регулятор напряжения, содержащийрегулирующий транзистор 13,дроссель 14и фильтровый конденсатор 15,зашунтированный диодом 16, и силовые цепитранзисторов 4 и 5 подается на входтрансформатора 1. Транзисторы 4 и 5уйравляются от задающего генератора23 системы управления и переключаются через полпериода его частоты. Врезультате на выходе трансформатораобразуется высокочастотное прямоугольное знакопеременное напряжениес амплитудой, пропорциональной изменению напряжения питания. Тиристоры8 и 9 управляются с той же частотойзадаваемой генератором 23, что итранзисторы 4 и 5, и переключаютсятакже через полпериода,При понижении напряжения питанияширотно-импульсный модулятор 20, изменяя время включенного состояниярегулирующего транзистора 13, стабилизирует выходное напряжение. Если вэтом случае тиристоры 8 и 9 работалив режиме вычитания и стабилизация выходного напряжения не обеспечивалась,то при выходном напряжении схемы 18сравнения, соответствующем минимальному коэффициенту заполнения широтноимпульсного модулятора 20, срабатывает первый пороговый элемент 21,который перекидывает триггер 29,иподается сигнал управления на элемент И 26 и снимается сигнал управления с элемента И 27. Первый формирователь 24 импульсов управлениячерез элемент И 26 и элемент ИЛИ 28обеспечивает перевод тиристоров 8 и9 в режим вольтодобавки. Широтно-импульсный модулятор 20 обеспечиваетсьтабилизацию напряжения.При повышении выходного напряже-ния, если не обеспечивается стабилизация выходного напряжения, срабатывает второй пороговый элемент 22,который перебрасывает триггер 29 вдругое состояние. В этом случае подается сигнал управления на элемент И27 и снимается сигнал управления сэлемента И 26. Второй формирователь25 импульсов управления через элементИ 27 и элемент ИЛИ 28 обеспечиваетперевод тиристоров 8 и 9 в режимвольтовычитания, и широтно-импульсный114гулирующего транзистора 13, котораяможет быть выбрана достаточно высокой.Кроме того, ток через транзистор13, диод 16 и дроссель 14 определяется не полной мощностью нагрузки,а только мощностью регулирования,Таким образом, введение транзисторного регулятора и изменение блокауправления позволяет повысить частоту коммутации регулирующего элементапреобразователя, что обеспечиваетснижение массы элементов фильтра ивсего преобразователя в целом. 5 1107 модулятор 20 обеспечивает стабнлиза - цню выходного напряжения.Поскольку переключение тиристоров 8 и 9 позволяет обеспечивать два режима: режим вольтодобавки Й режим5 вольтовычета, то весь диапазон регулирования может быть разбит на 2 части, а следовательно, глубина модуляции выходного напряжения может быть также уменьшена в 2 раза. При этом 10 масса элементов 14, 15 и 1 будет определяться не частотой переключения гиристоров 8 и 9 и транзисторов 4 и 5, а частотьй,коммутации ре