Статический преобразователь напряжения

Союз СоветскнхСоцнапнстнческнхРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1904155(22) Заявлено 190680 (21) 2942475/24-07 И 1 М. Кп.з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Н 02 М 7/515 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытийИэобревательнойзовано вРадиоэлекств артомроники, ви тиристователях. устройэлектсторннх образо 5 ение относится к преобразо- технике и может быть исполь- ачестве источника питания ронной аппаратуры,тики и промышленнойчастности, в транзиных ститических прв По основному авт.св. В 655047 известен статический преобразователь напряжения, содержащий силовые ключи, связанные с блоком управления, генератор пилообразного напряжения, состоящий иэ интегрирующей ЙС-цепи, подключеиной к выпрямителю, соединен ному со вторичной обмоткой выходного трансформатора, и транзистор, переход эмиттер-коллектор которого подключен параллельно конденсатору НС-цепи, который,в свою цчередь, подключен к первому входу порогового элемента, выходом соединенным со входом блока управления и со вспомогательной цепочкой из двух последовательно соединенных резисторов, один из которых зашунтирован диодом, и конденсатора, соединенного с базой транзистора генератора пилообразного напряжения, а также источник опорно го напряжения, связанный со вторым входом порогового элемента С 11.Выходное напряжение такого преоб разователя стабилизировано по среднему значению, что приводит к стабилизации амплитудного значения рабочей индукции в сердечнике выходного транзистора. Однако стабилизация амплитудного значения, индукции не гарантирует защиту от возникновения режима одностороннего подмагничивания сердечника, при котором через транзисторы преобразователя протекают экстра-токи, что снижает надежность устройства. Для исключения это го режима либо снижают амплитудное значение индукции в сердечнике, либо вводят воздушный зазор в сердечлибо используют материалы с по"ми петлями гистерезиса . Во всехслучаях возрастают габариты р форматора.Цель изобретения - повышение надежности,Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введен элемент суммирования, первый вход которого подключен к выходу датчика тока подмагнивания, включенного в первичную и вторичную обмотки вы 904155,выход - к второму входу пороговогоэлемента.,.На фиг.1 показана электрическаясхема устройства с мостовйм 1 усилителем мощности ;на фиг. 2 - временные диаграммы в характерных точкахсхемы.Преобразователь содержитсиловые ключи, 1, выходной 10трансформатор 2, параллельно нагрузке 3 подключен выпрямитель 4,генератор 5 пилообразного напряжения, состоящий из интегрирующей;КС-цепи на резисторе б и конденсаторе 7 и синхронизнрующего транзистора 8, переход эмиттер-коллектор которого подключен параллельно конденсатору, который подключенчерез резистор 9 к первомУ входупорогового элемента 10, выходомподключенным со входом блока 11 управления и со вспомогательной цепочкой иэ двух последовательно соедидиненных резисторов 12 и 13, один 25из которых зашунтирован диодом 14,и конденсатора 15, соединенного сбазой синхронизирующего транзисторагенератора пилообразного напряжения.Второй вход порогового элемента подключен к выходу суммирующего элемента 16 на резисторах 17 и 18,первый входкоторого подключен к источнику19 опорного напряжения, а второйк выходу датчика 10 тока намагничивания, состоящему из выпрямителя 21,выход которого зашунтирован резистотором 22, а вход подключен к выходной,обмотке токового трансформатора 23,первичные обмотки которого включенопоследовательно с первичной и вторич ной обмотками выходного трансформатора 2.На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 24-выходное напряжение генератора 5 пилообразного напряжения; 4525-напряженне источника 19", 26-напряжение выпрямителя 21; 27-выходноенапряжение порогового элемента 10;28-уровень переключения синхронизирующего транзистора 8 генератора 5 50пилообразного напряжения ; 29-напряжение на конденсаторе 15; 30-напряжение на нагрузке 3; с -моментподключения порогового элемента;с-момент включения синхронизирующего транзистора 8 генератора 5;55с 8-момент выключения порогорого элемента 10; с-момент выключения синхронизирующего транзистора 8 генератора 5, сь-момент включения порогового элемента 10 при возникновении подмагничивания,На фиг. 1 показан вариант схемы,когда полярность напряжения выпрямителя.21 противоположна полярностиисточника 19 опорного напряжения и 65 генератора 5 пилообразного напряжения. Если же полярность выпрямителя21 та же, что и источника 19 и гейератора 5, то подключение последнихдвух элементов должно поменятьсяместами, т.е. источник 19 опорногонапряжения должен быть подключен крезистору 9, а генератор 5 пилообразного напряжения - к узлу суммирования.Преобразователь работает следующим образом.После включения соответствующихключевых элементов 1 на нагрузке 3появляется переменное напряжение,которое детектируется выпрямителем4 и подается на генератор 5 пилообразного напряжения. В некоторый момент (с 4 )сннхронизирующий транзистор8 этого генератора выключается н начинается нарастание выходного генератора 5 о закону, близкому клинейному,После переключения ключевых элемеитов 1 но цепям первичной н вторичной обмоток трансформатора 2 протекают токи, которые создают в сердечнике трансформатора 23 датчика 20 намагничивающего тока встречные магнитные полн. Разность их в выходной обмотке этого трансформатора создаст ток, пропорциональный току намагничивания трансформатора 2, Выпрямитель 21 детектирует этот ток н на резисторе 22 создается униполярное напряжение, пропорциональное намагничивавщему току трансформатора 2, Элемент 16 суммирования подает алгебраическую сумму напряжения резистора 22 и источника 19 на вход порогового элемента 10. Так как в случае, изображенном на фиг. 1 ,онн имеют разную полярность, то элемент 16 суммирования подает на вход порогового элемента 10 их разность.В момент с пилообразное напряжение 24 достигает величины суммы этих напряжения 25 и 26, пороговый элемент формирует на своем выходе импульс напряжения 27, который вызывает переключение блока 11 управления и силовых ключей 1. Одновременно с. этим начинается процесс заряда конденсатора 15. В момент сд ,когда напряжение 29 конденсатора 15 достигает уровня 28 срабатывания транзистора 8, включается синхронизирукщий транзистор 8 генератора 5 и начинается спад пилообразного напряжения. В момент сз пилообразное напряжение 24 оказывается равным сумеее напряжений 25 и 26 и пороговый элемент 10 выключается. Начинается разряд конденсатора 15. В момент с запирается синхронизирующий транзистор 8 генератора 5 и начинается нарастание пи лообразного напряжения, Если имеет место подмагничиванне, то нарастающий ток намагничивания снижает сумму напряжений 25 и 26 и момент с равенства их пилообразному напряже,нию 24 наступает раньше, чем при от сутствии подмагничивания. Поэтому момент переключения силовых ключей также наступает раньше, при этом сокращается длительность импульса напряжения, прекращается намагничи. ванне сердечника трансформатора 2. В последующий полупериод ток намаг 10 ничивания спадает и длительность его оказывается близкой к нормальной величине. Сердечник выводится в режим симметричного перемагничивания. 15Чувствительность устройства к отклонению режима перемагничивания от нормального может быть сделана очень высокой, так как датчик 20 намагничивающего тока позволяет 20 легко согласовать его сигнал с уровнями напряжений опорного источника 19 и генератора 5. Поэтому предлагаемое устройство препятствует процессу .намагничивания, начиная с самых ранних стадий его развития.Если полярность выпрямителя 11 совпадает с полярностями опорного источника 19 и генератора 5, то сумма напряжений 24 и 26 генератора 5 и выпрямителя 21 возрастает в случае подмагничивания быстрее, чем в нормальном процессе. Поэтому возникающее подмагничивание также вызовет более ранее переключение силовых ключей 1.На низких частотах, где процессы подмагничивания происходят много медлеинее, высокая чувствительность устройства к возникновению подмагничивания может оказаться не обязатель ной. В этом случае вместо датчика тока намагничивания можно использовать датчик тока первичной обмотки трансформатора 2.Схема преобразователя в этом случае оказывается нес колько проще. Это обстоятельство весьма полезно в случае многоканального выхода, когда трансформатор 2 имеет не одну, а несколько вторичных обмоток. При построении датчика намагничивакщего тока каждой нз этих обмоток должна соответствовать отдельная обмотка на датчике. В случае же датчика тока первичной обмотки в него заводится только цепь этой обмотки.Использование предлагаемого пре" образователя практически исключает режим подмагкичиваиня трансформатора н тем самым повышает надежность устройства, так как пблностью исключается протекание в схеме экстра- токов и коммутация силовых ключей преобразователя всегда происходит при номинальных токах. Отпадает необходимость во введении воздушного зазора в сердечник. Все это приводит к сокращению габаритов выходного трансформатора и преобразователя в целом.Формула изобретенияСтатический преобразователь напряжения по авт. св, М 655047, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения подмагничивания выходно. - го трансформатора , в него введен элемент суммирования, первый вход которого подключен к выходу датчика тока подмагничивания, включенного в первичную и вторичную обмотки и выходного трансформатора, второй вход подключен к источнику опорного напряжения, а выход - к второму Входу порогового элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свйдетельство СССР В 655047, кл, Н 02 М 7/515, 1976.904155 ВНИИПИ Заказ 158/45 тираж 718 Подписное Филиал ПП г.ужгород Патент",ул.Проектная,4