Стабилизатор постоянного напряжения

(19) (И) Р 1/46 3/ 594 Н СМО 3 ЩЯ БРЕТЕН Н О4 13 1ИБЛН) ТЕ."; СКОМУ ЛЬСТВУ шеннои наде пользовано электроннойретения - и ных мощност исключе ния неи СР1983. мах. Регул 6 работают ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Горьковский политехнический институт им. А.А.Жданова(56) Ван-Вельтхоовен.Коппе. Преобразователи с размагничивающей обмоткойв источниках питания, - Электроника,1978, У 3, с, 56, рис. 8.Авторское свидетельство ССФ 1169109, кл, Н 02 М 3/335,7 54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЕНИЯ 57) Изобретение относится к вторич ым источникам электропитания повыности и может быть исля питания мощной радиоаппаратуры, Цель изобвышение уровня предельй и надежности за счетавинообразного нарастаности в аварийных режиующие транзисторы 4, 5,оочередно и управляются1422324 блоком управления 31. Когда регули,рукнций транзистор 4 открыт, увеличивается ток в первичной обмотке 16Трансформатора 13, намагничивая егов прямом направлении. Ток вторичнойЬбмотки 19, протекая также по дополнительным обмоткам 26 и 30 трансфорМаторов 14 и 15,.намагничивает их.В обратном направлении. При включении регулирующего транзистора 4 происходит естественное размагничивание Изобретение относится к вторичным Источникам электропитания повышенной надежности и может быть использовано для питания мощной радиоэлектронной аппаратуры.Цель изобретения - повышение уровня предельных мощностей и надежности стабилизатора за счет исключения лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах.На чертеже представлена схема стабилизатора постоянного напряжения. Стабилизатор состоит из трех однотактных преобразовательных ячеек,работающих на общий ЖС-фильтр 1-2-3.Каждая из однотактных ячеек со, держит регулирующий транзистор 4(5,6),рекуперационный 7 (8,9) и выпрямительный 10 (11, 12) диоды, силовойтрансформатор 13 (14, 15) с первичной16 (17, 18), вторичной 19 (20,21),размагничивающей 22 (23,24), первой25(26,27) и второй 28 (29,30) дополнительными обмотками. Стабилизатор имеет блок 31 управления,Начало первичной обмотки 16 (17,18) каждого силового трансформатора13 (14,15) соединено с положительнымвходным выводом стабилизатора и катодом рекуперационного диода 7. (8,9),Анод рекуперационного диода 7 (8,9)соединен с концом размагничивающейобмотки 22 (23, 24), начало которойподключено к эмиттеру регулирующеготранзистора 4 (5,6) и минусовомувходному выводу стабилизатора. Начало вторичной обмотки 19 (20,21) силового трансформатора 13 (14,15) через анод-катод выпрямительного диода трансформатора 13 через размагничивающую обмотку 22 и, рекуперационныйдиод 7, Введение цепей перекрестногопринудительного. перемагничиваниясердечников трансформаторов 13, 14,15 позволяет увеличить число одноФактных ячеек и повысить уровень предельных мощностей. Выход из строялюбой ячейки не приводит к нарушениюрежима работы трансформаторов исправных ячеек, 1 ил,210 (11,12) соединено с Входом выходного ЭЬС-фильтра 1-2-3, конец вторичной обмотки 19 (20,21) силовоготрансформатора 13 (14,15) через пер вую дополнительную обмотку 26 (27,25)трансформатора 14 (15,13) и вторуюдополнительную обмотку 30 (28,29)трансформатора 15 (13, 14) соединенс общим выводом ПЕС-фильтра 1-2-3, 10 Дополнительные и вторичные обмоткивключены согласно. Вход блока 31 управления соединен с. входными вывода"ми, а выходы - с соответствующимиуправляющими входами регулирующихтранзисторов 4 - 6. За счет введения цепей перекрестного принудительного перемагничива- ния сердечников силовых. трансформато ров может быть увеличено число однотактных ячеек и, следовательно, можно повысить уровень предельных мощностей а за счет исключения возможности ла.винообразного нарастания неисправности в аварийных режимах - повысить надежность стабилизатора постоянного напряжения.4 Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.Регулирующие транзисторы 4 - б,работают поочередно и управляютсяЪширотно-модулированными импульсаминапряжения, формируемыми блоком 31 35 управления в зависимости от рассогла- .сования выходного и эталонного напряжений, сдвинутыми на треть периодакоммутации устройства, и длитель-фностью не более О,ЗЗТ, где Т - периодкоммутации.40 3 14223Когда регулирующий транзистор 4 открыт, выпрямительный диод 10 проводит ток и энергия поступает через дроссель 2 И.С-фильтра 1-2-3. в на 5 грузку стабилизатора. При этом начинает увеличиваться намагничивающий . ток в первичной обмотке 16 силового трансформатора 13, намагничивая его в прямом направлении. Ток вторичной 1 О обмотКи 19 также протекает по дополнитеЛьным обмоткам 26 и 30 трансформаторов 14 и 15, намагничивая их в обратном направлении, Когда регулирующий трансформатор 4 выключается, 15 выпрямительный диод 10 запирается и энергия, накопленная в дросселе 2 0.С-фильтра 1-2-3, передается в нагрузку стабилизатора.Одновременно с этим намагничиваю щий ток силового трансформатора 13 начинает убывать, протекая через размагничивающую обмотку 22 и рекуперационный диод 7, т.е, происходит процесс естественного размагничивания25 трансформатора 13.При включении регулирующего транзистора 5 начинает проводить диод 11 и энергия через дроссель 2 ОБС-фильтра 1-2-3 начинает поступать в нагруз ку стабилизатора. При этом силовой трансформатор 14 намагничивается в прямом направлении за счет протекания тока по первичной обмотке 17., а силовые трансформаторы 15 и 13 намагничиваются в противоположном эа счетЭ35 протекания тока по дополнительным обмоткам 27 и 28 и вторичной обмотке 20 трансформатора 14. Когда регулирующий транзистор выключен, выпрями- тельный диод 11 закрыт и энергия, накопленная в дросселе 2, через диод 1 Ж.С-фильтра 1-2-3.передается в нагрузку стабилизатора, поддерживаяВ ток нагрузки стабилизатора постоянным.45 Одновременно с этим происходит про- . цесс естественного размагничивания трансформатора 14 за счет протекания тока по его. размагничивающей обмотке 23 и через рекуперационный . диод 8.50При включении регулирующего транзистора 6 начинает проводить выпрями- тельный диод 12 и энергия через,выходной дроссель 2 ПС-.фильтра 1-2-3 начинает поступать в нагрузку стабилизатора. При этом силовой трансформатор 15 намагничивается в прямом .направлении за счет протекания тока 244по первичной обмотке 18, а силовые трансформаторы 13 и 14 намагничиваются в противоположном направлении за счет протекания тока по дополнительным обмоткам 25 и 29 и вторичной обмотке 21 трансформатора 15, Когда регулирующий транзистор 6 выключен, выпрямительный диод 12 закрыт и энергия, накопленная в дррсселе 2, через диод 1 0 С-фильтра 1-2-3 передается в нагрузку стабилизатора, поддерживая ток нагрузки стабилизатора постоянным. Одновременно с этим происходит процесс естественного размагничивания силового трансформатора 15 за счет протекания тока по его размагничивающей обмотке 24 и через рекуперационный диод 9.При подаче положительного импульса на базу регулирующего транзистора 4 все процессы повторяютсяТаким образом, в предлагаемом стабилизаторе постоянного напряжения, содержащим как минимум три однотактные ячейки, сердечники каждого силового трансформатора перемагничиваются от -В до +В (В - индукция на 5сыщения материала сердечника) за счет рабочих токов соседних ячеек, Достижение такого магнитного режима сердечников силовых трансформаторов при большем числе однотактных ячеек позволяет увеличить выходную мощность стабилизатора как минимум в 1,5 раза, Кроме того, выход из строя любой однотактной ячейкй не приведет к сколь- нибудь заметному нарушению режимов работы трансформаторов исправных однотактных ячеек, так как цепи взаимного перемагничивания исправных ячеек сохраняются. Следовательно, не нарушаетсясрежим работы и других элементов исправных однотактных ячеек и принципиально исключается лавинообразное нарастание неисправности.В предлагаемом стабилизаторе появ ляется возможность дальнейшего снижения массы и габаритов за счет снижения числа витков первичных (следовательно, вторичных и т,д.) обмоток силовых трансформаторов, так как сокращается относительное время работы регулирующих транзисторовЧисло витков первичной обмотки трансформатора определяется выражением Вх 3й Б -,ьВ1422324 Формула изобретения Составитель А,Волкова Редактор О.Головач Техред М.Ходанич Корректор С.ШекмарЗаказ 4431/53 Тираж бб 5 Подписное ВНИИЦИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где ч- питающее напряжение,К - коэффициент заполнения уп -равляющих импульсов,Г - тактовая частота,Я,т - сечение магнитопровода сердечника трансформатора,бВ - размах индукции при намагничивании и перемагничивании сердечника трансформатора,В предлагаемом стабилизаторе К,-;0,5, а в предлагаемом Кз= 0,33.Следовательно, числа витков обмотоктрансформаторов в предлагаемом стабилизаторе в 1,5 раза меньше чем визвестном.Уменьшение числа витков позволяет при одинаковой установленной мощности уменьшить массу силовых трансформаторов не только эа счет меньшего объема моточного провода, но иПерейти, на другой (меньший) типоразмер сердечника и как следствие,улучшить удельные массогабаритныепоказатели стабилизатора. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий две однотактные ячей-. ки, каждая из которых содержит регулирующий.транзистор, силовой трансформатор с первичной, вторичной, раэмагничивающей и дополнительной обмотки., рекуперационный и выпрямительный диоды, причем эмиттер регулирующего транзистора каждой однбтактной ячейки подключен к первому входному выводу и началу раэмагничивающей обмоткисилового трансформатора, конец которой через рекуперационный диод подключен к второму входному вЬводу и началу первичной обмотки, конец которойподключен к коллектору регулирующеготранзистора, управляющий вход кото рого подключен к,соответствующемувыходу блока управления, входом соединенного с выходными выводами, началовторичной обмотки через последовательно соединенные выпрямительный диод идроссель общего для ячеек выходного01.С-фильтра подключено к первому выходному выводу, а конец - к началудополнительной обмотки следующейячейки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 20 что, с целью повышения предельногоуровня выходных мощностей и надежности за счет исключения лавинообразного нарастания неисправности в аварийных режимах, в него введена третья 25 аналогичная однотактная ячейка, подключенная параллельно первым двумячейкам, а в силовой трансформаторкаждой ячейки введена вторая дополнительная обмотка, начало которойсоединено с концом первой дополнительной обмотки предыдущей ячейки, а конец - с вторым выходным выводом, причем начало второй дополнительнойобмотки первой ячейки соединено сконцом первой дополнительной обмотки третьей ячейки, а начало первойдополнительной обмотки первой ячейкисоединено с концом вторичной обмоткитретьей ячейки.