Преобразователь постоянного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и электропривода для преобразования постоянного напряжения,Цель изобретения - повышение КПД и, расширение диапазона скорости нарастания питающего напряжения при пуске. 1 ОНа фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - схема емкостного накопителя.Преобразователь постоянного на пряжения (фиг. 1) содержит усилитель 1 мощности, образованный преобразова" тельными ячейками 2. 1-2.п. Преобразовательная ячейка выполнена на силовых транзисторах 3.1-3.4, соединенных 20 по мостовой схеме. Управление транзисторами осуществляется через обмотки 4.1-4,4 управляющего трансформатора 5, первичная обмотка 45 которого подключена к выходам 6 и 7 блока 8 25 управления, По питанию ячейки 2,1- 2.п включены последовательно и соединены с входньыи выводами 9 и 10 пре-; образователя, Последовательно .с ячейками может быть включен токоограни- ЗОчивающий дроссель, шунтированный обратнымдиодом (на фиг, 1 показанопунктиром),Выход каждой из ячеек 2.1-2,п соединен соответственно с первичными об мотками 11.1-11.п выходного трансформатора 12. Обмотка 13 трансформаторапредназначена для подключения нагрузки. Дополнительная обмотка 14 черезвыпрямитель 15 соединена с выводами 4016 и 1.7 для питания блока 8 управления. При этом вывод 16 подключен квходному выводу 9 преобразователя, авывод 17 через силовую цепь ключевого элемента 18 соединен со среднейточкой пусковой последовательной КСцепи, образованной зарядным резистором 19 и емкостным накопителем 20.Параллельно емкостному накопителю 20включена последовательная цепочка,состоящая из стабилитрона 21 и резистивного датчика 22 тока. Между точкой соединения датчика 22 тока с емкостным накопителем 20 и входным выводом 9 преобразователя включена цепьпитания (выводы 23 и 24) КС-генератора 25 коротких импульсов, зашунтированного стабилитроном 26. Выход 27и вывод 24 питания КС-генератора 25 соединен с цепью управления ключевогоэлемента 18. Параллельно датчику 22тока подсоединены выводы цепи управления порогового элемента 28, выходкоторого подключен к входу 29 синхронизации КС-генератора 25. Пороговыйэлемент 28 выполнен на стабилитроне,30 и транзисторе 31. Стабилитрон 30и база транзистора 31 образуют вход,а коллектор транзистора 31 - выходпорогового элемента 28. КС-генератор25 содержит резисторы 32 и 33, конденсатор 34 и однопереходной транзистор 35. Резистор 32 соединен.с входом29 синхронизации, точка соединениярезистора 33 с первой базой транзистора 35 соединена с выходным выводом27 КС-генератора, Выводы 23 и 24 цепипитания КС-генератора соединены соответственно с второй базой транзистора 35 и с общей точкой резистора 33и конденсатора 34.Ключевой элемент 18 выполнен натранзисторе 36 и тиристорной оптопаре 37. Коллекторно-эмиттерный переход транзистора Зб образует силовуюцепь ключевого элемента, а светодиодоптопары 37 - входную цепь.Блок 8 управления может быть выполнен по любой известной схеме, вырабатывающей на выходах 6 и 7 переменное напряжение прямоугольной формы.Емкостный накопитель 20 (фиг. 2)содержит конденсаторы 38.1-38.3, соединенные поочередно-последовательно сзарядными диодами 39.1 и 39.2, Одноименные обкладки конденсаторов 38.138.3 объединены через разрядные диоды 40.1, 40.2 и 41,1, 41.2. При ис"пользовании такого накопителя в преобразователе постоянного напряженияконденсатор 38. 1 соединяется с зарядным резистором 19, конденсатор 38.3с датчиком 22 тока, общая точка диодов 40,1 и 40,2 - с выходным выводом9 преобразователя,Преобразователь работает следующим образом,При появлении возрастающего напряжения на входных выводах 9 и 10 преобразователя через резистор 19 происходит заряд емкостнога накопителя 20по цепи 10-19-20-23-35-33-24-9 . После заряда накопителя 20 до напряжения стабилизации стабнлитрона 21 напряжение накопителя ограничиваетсяна этом уровне, а ток начинает протекать по цепи 10-19-21-22-23-35-33 141714824-9, минуя накопитель 20, при этомдля питания используется КС-генерато,ра 25, Напряжение на его выводах 23и 24 ограничивается стабилитроном 26,По мере увеличения напряжения навходных выводах 9 и 1 О пропорционально возрастает падение напряжения надатчике 22 тока. Когда оно несколькопревысит напряжение стабилизации стабилитрона 30, транзистор 31 открывается, на вход 29 синхронизации поступает напряжение, вызывающее срабатывание КС-генератора 25, По выходномуимпульсу КС-генератора 25 включается 15ключевой элемент 18. При этом блок 8управления получает питание от заряженного емкостного накопителя 20.Ток питания блока .8 управления замыкаетая по цепи: 20-36-17-16-26-20. В 20результате происходит возбуждение блока 8 управления. С выходов 6 и 7блока 8 управления напряжение управления поступает на обмотки 4,1-4.5трансформатора 5 управления, вызывая 25возбуждение преобразовательных ячеек 2,1-2.п, Вследствии этогона об- .,мотках выходного трансформатора 12появляется переменное напряжение.Напряжение дополнительной обмотки ЭО14 выпрямляется выпрямителем 15 и используется для питания блока 8 управления,При дальнейшем увеличении питающего напряжения.от пускового значения до рабочего в такой же пропорциивозрастает напряжение на обмотках выходного трансформатора 12, а также навыходе выпрямителя 15В процессе работы преобразователя ключевой элемент 4018 находится в открытом состоянии,так как через него протекает ток зарядного резистора 19.В процессе заряда кокценсаторы .38.1-38.3 емкостного накопителя 20 45через диоды 391 и 39.2 соединяютсяпоследовательно, а при разряде - параллельно через разрядные диоды 40.1,40.2 и 41,1, 41.2. Последовательнопараллельное переключение конденсато- БОров 38,1-38.3 позволяет уменьшить вш раз зарядный ток накопителя, гдеш - число конденсаторов, а также вш раз снизить перегрузку по напряжению питания блока 8 управления. В предлагаемом преобразователе поцесс пуска происходит при увеличении питающего напряжения до пускового зна" ч ения, з ада нног о выбором сопротивления датчика 22 тока и напряжения стабилитрона 30.Запуск на пониженном напряжении существенно повышает надежность пускового режима, особенно эффективно при высоковольтной цепи питания.В предлагаемом преобразователе в отличие от прототипа величина пусково" го напряжения не зависит от скорости нарастания питающего напряжения, поэтому для питания преобразователя могут быть использованы источники с нестабилизированной скоростью нарастания напряжения, в том числе источники с ручной установкой выходного напряжения.Ф ор мул а и з о б р е т е ни яПреобразователь постоянного напряжения, содержащий усилитель мощности с выходным трансформатором, дополни-, тельная обмотка которого через выпрямитель соединена с питающими выводами блока управления, один из которых подключен к первому входному выводу преобразователя, а другой - через ключевой элемент соединен со средней точкой пусковой последовательной КС- цепи, образованной емкостным накопителем и зарядным резистором, вывод которого соединен с вторым входным вьводом преобразователя, а также КС-генератор коротких импульсов, выход которого соединен с цепью управления ключевьщ элементом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и расширения диапазона скорости нарастания питающего напряжения при пуске, в него введены первый стабилитрон, резистивный датчик тока, пороговый элемент и второй стабилитрон, причем первый стабилитрон и датчик тока соединены последовательно и подключены параллельно емкостно му накопителю, цепь управления порогового элемента подключена параллельно датчику тока, а КС-генератор коротких импульсов снабжен входом синхронизации, соединенным с выходом порогового элемента, и включен по цепи питания параллельно с вторым стабилитроном между первым входным вы" водом преобразователя и точкой соединения резистивного датчика тока с емкостным накопителем.141 148 Составитель В.МоРедактор А.Лежнина Техред М. Ходанич Корректор Л.Патай з 4076/55 Тираж б сударственно ам изобретен ва, Ж, Ра ческое ВНИИПИпо13035, М Производственно-полиг Подписноео комитета СССРи и открытииушская наб., д 4/5 ШШдприятив, г, Ужгород, ул, Проектная, 4