Преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной формы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0% (10 4(51) Н 02 М 7537ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ГПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙр -.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 23.01.85 Бюл. Р 3 / (72) М.П.Козин и Е.Н.Гейтенко (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 621.314.152(088.8)(56) 1. Кибакин В.М. Основы ключевыхев 1 методов усиления. М., Энергия 1980, с. 15.2. Авторское свидетельство СССР У 638936, кл. С 05 Г 1/56, 1978. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАДАННОЙ ФОРМЫ, содержащий ключевой регулятор, соединяющий входные выводы преобразователя с выходными выводами через дроссель, и линейный регулятор, выходом подключенный к выходным выводам преобразователя через датчик тока, выход которого соединен с первым управляющим входом ключевого регулятора, а цепь управления линейного регулятора через усилитель соединена с выходными вы водами преобразователя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, в него введены дополнительный инвертор, дополнительный Г-образный С -фильтр и выпрямитель причем вход дополнительного ьС - фильтра соединен с выходом ключево- . го регулятора, вход дополнительного инвертора соединен с входными выводами преобразователя, выход этого инвертора через выход дополнительного С -фильтра и выпрямитель соединен с питающим вхо)ом линейного регулятора, а выход усилителя - с вторым управляющим входом ключевого регулятора.регулятор, соединяющий входные выводы преобразователя с вькоднйми выводами через дроссель, и линейный регулятор, выходом подключенный к вькодным выводам, преобразователя через датчик тока, выход которого соединен с первым управляющим входом ключевого регулятора, а цепь управления линейного регулятора через усилитель соединена с выходными выводами преобразователя, введены дополнительный инвертор, дополнительный Г-образныйС -фильтр и вы" прямит"ель, причем вход дополнительногоС -фильтра соединен с выходом ключевого регулятора, вход дополнительного инвертора соединен с входными выводами преобразователя, .выход этого инвертора через выход дополнительного С -фильтра и выпрямитель соединен с питающим входом линейного регулятора, а выход усилителя с вторым управляющим входоМ ключевого. регулятора.На фиг.1 показана функциональная бЛок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу преобразователя,Преобразователь состоит из ключевого регулятора 1 с релейной характеристикой передачи напряжения и линейного регулятора 2, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя 3; На входы усилителя 3 подаются задающий сигнал и сигнал отрицательной обратной связи, снимаемый с выхода преобразователя. К входным выводам постоянного напряжения подключены питающие входы усилителя 3, ключевого регулятора 1 и инвертора 4, у которого средний вывод вторичной обмотки выходного трансформатора соединен через выход Г-образного Ы -фильтра 5 с выходом ключевого регулятора 1. Питающий вход линейного регулятора 2 подключен через выпрямитель б мостового типа к крайним выводам вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора 2 и, значит, последовательно по отношению к выходам ключевого регулятора 1 и фильтра 5. Выход линейного регулятора 2 через датчик 7 тока и выход ключевого регулятора 1 через интегрирующий дроссель 8 подключены параллельно к выходным выводам преобразователя. Управляющие входы ключевого регулятора 1 соединены с выходами датчика 7 тока и усилителя 3. 1 1136283 2Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля преобразования постоянного напряжения в стабилизированное переменное напряжение любой заданной формы в устройствах автоматики, энергетики и в транспортных средствах.Известен преобразователь постоян 1ного напряжения в напряжение заданной формы, состоящий из последова Отельно соединенных ключевого и линейного регуляторов. Регулирование мощности, подаваемой в нагрузку, осуществляется с помощью ключевого регулятора, имеющего высокий КПД. Линейный регулятор служит для сглаживания пульсаций 1 .Однако ток через линейный регулятор равен току ключевого регулятора, что приводит к большим потерямэнергии, большим весу и габаритамлинейного регулятора, определяемымимаксимальной мощностью, вЫделяемойв нагрузке.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяпреобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданнойформы, содержащий ключевой регулятор,соединяющий входные выводы преобразователя с выходными выводами черездроссель, и линейный регулятор, вькодом подключенный к выходным выводампреобразователя через датчик тока,выход которого соединен с первымуправляющим входом ключевого регуля 35тора, цепь управления линейного регулятора через усилитель соединенас выходными выводами преобразователя, на вькоде ключевого регуляторавключен возвратный диод, а цепь пи-,тания линейного регулятора подключена к входным выводам преобразователя .Недостаток известного преобраэова-ф 5теля состоит в пониженном КПД, вследствие того, что при низких выходныхнапряжениях преобразователя, например, при формировании синусоидального выходного напряжения к линейному 50регулятору приложено почти полноенапряжение питания преобразователя.Цель изобретения - повышение КПДустройства.Эта цель достигается тем, что 55в преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжениезаданной формы, содержащий ключевой3 1136Преобразователь работает следующим образом.С помощью инвертора 4, построенного,. например, по двухтактной схеме с выходным трансформатором, и выпрямителя 6 мостового типа формируется постоянное двухполярное напряжение малой величины и мощности (фиг,2), необходимой для питания линейного регулятора 2 (прямые 1 на диаграмме 10 1,2), Под действием задающего сигна-.ла, например, синусоидальной формы с помощью усилителя 3 и линейного регулятора 2 отрабатываются малые уровни выходного напряжения, При дости- ц жении выходным сигналом датчика 7 тока порога включения ключевого регулятора .1 (пунктирные 2 или 3 на диаграмме 1.2) происходит включение соответствующего ключевого элемента ключевого регулятора 1. В результате ток последнего увеличивается, а ток .линейного регулятора 2 снижается под действием сигнала отрицательной обратной связи, поступающего с выхода преобразователя на входусилителя 3. В момент достижения сигнала датчика 7 тока порога выключения ключевого регулятора 1 ключевой элемент выключается. Пороговые значения входного сигнала, при которых ключевой регулятор 1 включается и выключается, выбираются, например, так, чтобы максимальные токи линейного регулятора 2 были равны по абсолютной величине и противоположны по знаку. При изменении знака задающего сигнала, выходное напряжение ключевого регулятора 1 соответственно меняет знак (диаграмма 13) под действием сигнала, поступающего с выхода. усилителя 3. Одновременно меняются на противоположные знаки токов через линейный регулятор.2, соответствующие порогам включения и выключения ключевого регулятора 1.Основную нагрузку несет ключевой регулятор 1 с релейной характеристикой (ломаная 4 на диаграмме 1,1), а линейный регулятор 2 обеспечивает заполнение пульсаций ключевого регулятора 1 и динамические режимы (ломаная на диаграмме 12). Наряду с дросселем 8 с помощью фильтра 5 осуществляется частичная фильтрация выходного напряжения ключевого регулятора 1, причем напряжения на выходах 283 4фильтра и дросселя идентичны. Напряжения для питания линейного регулятора 2 суммируются с выходным напряжением ключевого регулятора 1и фильтра 5 с помощью вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора 4. Поэтому напряжения питания линейного регулятора 2 (ломаные5 на диаграмме 1.1) повторяют выходное напряжение ключевого регулятора 1 и дросселя 8 и отличаются навеличину постоянных составляющих,равных двухполярному напряжению, формируемому с помощью инвертора 4 и выпрямителя 6. В результате, независимо от величины и формы выходногонапряжения преобразователя, питаниелинейного регулятора 2 осуществляФется напряжением малой величины,близкой к напряжению насыщения транзисторов линейного регулятора. Еслив известном устройстве КПД линейногорегулятора не может быть больше величины Ф/4 для выходного напряжениясинусоидальной формы и максимальнойамплитуды, равной напряжению питания, то в предлагаемом преобразователе КПД линейного регулятора существенно вьппе и близок к КПД ключевых устройств,1В случае использования в предлагаемом преобразователе ключевого регулятора, позволяющего формироватьпостоянное напряжение, частотныйдиапазон преобразуемых напряженийпреобразователя начинается от нуля,при этом реактивные элементы фильтра и дроссель имеют малые вес и габариты. Использование линейного регулятора позволяет добиться высокого.качества формы выходного напряжения,и высоких динамических свойств преобразователя. Пороговые значения входных сигналов включения и выключения .ключевого регулятора преобразователяможно выбрать так, что выключениеключевого регулятора будет происхо-:дить при токе линейного регуляторатой же полярности, что и для включения или, например, при нулевом значении тока. При этом для прежнейвеличины разности пороговых значенийсигнала включения и выключения ключевого регулятора необходимо уве.ичить напряжение для питания линейного регулятора.1136283 Составитель В.Моиниколайчук Техред А.Бабинец ректор А,Обруч Редактор Заказ 10 филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проек 9/43 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, Тирах 646 ственного обретенийЖ,Раушс Подписноомитета СССРоткрытийая наб;, д. 4/5