Регулируемый преобразователь

Сфюэ СоветскихСеви алистическихРкпублик ОП ИСАИЗОБРЕТЕНИЯ о 11708474 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. Н 02 И 3/335 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 314. , 58 (088. 8) Дата опубликования описания 0501.80(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области электропитания систем радиоэлектроники и автоматики и может быть использовано в блоках питания для преобразования постоянного или переменного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого ,уровня с одновременной стабилизацией или регулированием выходного напряжения. Известные преобразователи напряжения содержат несколько преобразовательных ячеек, выходы которых соединены последовательно и замкнуты на нагрузку через выходной выпрямитель. Стабилизация (регулирование) напряжения осуществляется либо амплитудным методом - путем реверса фазы или вы ключения отдельных ячеек 1), либо широтноимпульсным методом - путем сдвига фазы одной ячейки относительно другой 2). Недостатком известных преобразователей является пониженный КПД в режиме средних и высоких значений напряжения питания, когда часть ячеек работает в противофазе с основной ячейкой, либо как возвратный выпрямитель, либо как короткозамкнутый контур,и в трансформаторах и вентилях отячеек рассеивается Мощность потерь.Наиболее близким решением потехнической сущности и достигаемомурезультату к изобретению является,регулируемый преобразователь, который содержит М преобразовательных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которыхвыполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют поодной вторичной обмотке, отвод отсредней точки одной иэ них соединенс одним из выходных выводов преобразователя, а выходы ячеек связаныдруг с другом череэ однонаправленновключенные диоды в последовательную цепочку 2.В этом преобразователе имеютсядостаточно большие потери в диодах.Цель Изобретения - увеличениеКПД., Эта цель достигается тем, что 25 регулируемый преобразователь, содержащий и преобразовательныхячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых выполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют псодной вторичной обмотке, отвод отсредней точки одной из них соединенс одним иэ выходных выводов преоб"разбвателя, а выходы ячеек связаныдруг с другом через однонаправленно -включенные диоды в последовательную цепочку, отвод от средней точкидругой крайней ячейки соединен сдругим из выходных выводов преобразователя, количество вторичныхобмоток каждой промежуточной ячейки равно 2 , где и - количествопредыдуших ячеек, расположенных впоследовательной цепочке между даннойпромежуточной ячейкой и ближайшей.крайней ячейкой, причем отводы от сред ней точки каждой вторичной обмоткиэтой промежуточной ячейки соединеныс крайними выводами обмотки предыдущей ячейки, а каждый крайний вывод каждой вторичной обмотки этойпромежуточной ячейки соединен черездиод с каждым крайним выводом последующей ячейки.На фиг. 1 - вариант выполненияпредложенного устройства дляслучая трех ячеек;на фиг. 2 -дляслучая четырех ячеек; на фиг. 3для случая питания от сети переменного напряжения,Преобразователь (фиг. 1) содержит три преобразовательные ячейкис выходными трансформаторами 1-3,имеющими вторичные обмотки с отводомот средней точки. Трансформаторы1 и 2 крайних ячеек имеют по однойвторичной обмотке, а трансформатор 353 промежуточной ячейки имеет двевторичные обмотки.Отводы от средней точки обмотоктрансформатора 3 соединены с крайнимивыводами обмотки трансформатора 1. 40Отводы ог средней точки обмоток трансформаторов 1 и 2 соединены с выходными выводами преобразователя, к которым подключена нагрузка 4. Крайние выводы обмоток трансформатора3 через восемь однонаправленно-включенных диодов 5-12 соединены с крайними выводами обмотки трансформатора 2,Схема работает следующим образом.При работе всех трех ячеек на обмотках всех трансформаторов генерируются синхронные и синфазные переменные напряжения, ток нагрузки проводит диод 5 в один полупериод 55 .и диод 12 в другой полупериод, а остальные диоды заперты. При запертой первой ячейке, когда напряжение на обмотке трансформатора 1исчезает, ток проводят диоды 5 и 9 Я) в один полупериод и диоды 8 и 12 в другой полупериод, а обе полови ны обмотки трансформатора 1 обтекаются током нагрузки одновременно, При запертой второй ячейке, когда напря- у 5 жение на обмотке трансформатораисчезает, ток проводят диоды 5 и б в Ьдин полупериод и диоды 11 и 12 в другой полупериод, а обе половины обмотки трансформатора 2 обтекаются током нагрузки одновременно. При запертой промежуточной ячейке, когда напряжения на обмотках трансформатора 3 исчезают, ток нагрузки проводят диоды 5 и 7 в одинполупериод и диоды 9 и 11 - в другой полупериод, а обе половины обмоток трансформатора 3 обтекаются током нагрузки одновременно.Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 1 и 2, ток проводят диоды 5, б, 9, 10 в один полупериод и диоды 7, 8, 11, 12 в другой полупериод. Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 1 и 3, проводят ток диоды 5, 7, 9, 11 в один полупериод, и диоды б, 8, 10, 12 - в другой полупериод, Когда закрыты ячейки с выходными трансформаторами 2 и 3, проводят ток диоды 5, б, 7, 8 в один полу- период и диоды 9, 10, 11, 12 - в другой полупериод. Если напряжения на.вторичных обмотках выбраны по закону двоичного счета 1:2:4, то, переходя от одного укаэанного режима к другому, получим восьмиступенчатое регулирование напряжения на нагрузке 4 с равномерным шагом,Преобразователь(фиг. 2) имеет еще одну промежуточную ячейку с трансформатором 13, имеющим две вторичные обмотки, выводы от средней точки которых соединены с крайними выводами обмотки трансформатора 2, а крайние выводы через шестнадцать диодов 14 соединены с каждым иэ крайних выводов обмоток трансформатора 3. Преобразователь работает аналогично описанному выше варианту (фиг. 1) с тем отличием, что количество уровней:ступенчато-регулируемого напряжения на нагрузке 4 увеличивается до 16. При увеличении количества ячеек и выполнении коэффициентов трансформации по закону двоичного счета количество уровней выходного напряжения равно 2 , где М - число ячеек. При этом промежуточные ячейки имеют 2"+ вторичных обмоток, где О - количество ячеек, расположенных в последовательной цепочке между данной промежуточной ячейкой и ближайшей крайней ячейкой, а количество диодов, соединяющих каждый крайний вывод обмотки промежуточной ячейки, расположенной в середине укаэанной цепочки, с каждым крайним выводом последующей ячейки, равно 2 . Рассмотренные схемы регулируемого выпрямителя могут использоваться как при питании трансформаторов 1, 2, 3, 13 от сети пос 708474тоянного напряжения через инверторные транзисторные коммутаторы, таки при питании от сети переменногонапряжения через ключи переменноготока 15, 16, 17 (тиристоры, симисторы и т. п.)что показано на фиг.З.Преимуществом данной схемы поотношению к прототипу является повышенный КПД, так как при любом сочетании работающих ячеек в цепинагрузок включен лишь один диод,Особенно ощутимо это преимуществопроявляется в низковольтных сильноточных выпрямителях (на 3-5 В),используемых для питания ЭВМ на интегральных микросхемах,формула изобретенияРегулируемый преобразователь, содержащий т преобразовательных ячеек с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых выполнены с отводами от средней точки, причем крайние ячейки имеют по одной вторичной обмотке, отвод от средней точки одной из них соединен с одним из выходных выводов преобразователя, а выходы ячеек связаны друг с другом через однонаправленно-включенныедиоды в последовательную цепочку,отличающийся тем, что,с целью повышения КПД, отвод от средней точки другой крайней ячейки5 соединен с другим из выходных выводов преобразователя, количество вторичных обмоток каждой промежуточнойячейки равно 2 , где и - количество предыдущих ячеек, расположенных в последовательной цепочкемежду данной промежуточной ячейкойи ближайшей крайней ячейкой, причемотводы от средней точки каждой вторичной обмотки этой промежуточной. ячейки соединены с крайними выводамиобмотки предыдущей ячейки, каждыйкрайний вывод каждой вторичной обмотки этой промежуточной ячейки соединен через диод с каждым крайним выводом последующей ячейки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР9 336753, кл. Н 02 М 7/48, 1961.2. Коссов О.А. Усилители мощностина транзисторах в режиме переключенияМ., Энергия, 1971, с. 362, рис, 1239.708474 Составитель Г. Огневакто Ю. Челюканов Тех едЛ.Ал е ова Ко екто тя одписн ПП Пате Филиал г. Ужгород, ул. Проектн акаэ 8511/51 Тираж 783 ЦНИИПИ Государственного коми по делам иэобретений и от 113035 Мсскаа жРа исаак