Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАЙИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТ 0 еСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УД,К 621.316. . 722. 1 (088.8) но делен нэобретеннй и открытийОпубликовано 15. 0582Бюллетень Юе Дата опубликования описания 15. 05. 82(54) СТАБИЛИЗИРУОЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯКЕНИЯ Изобретение относится к электро- технике и предназначено для использования в устройствах электропитания автоматики и вычислительной техники.Известны стабилизирующие преобразователи напряжения, в состав которых входят инвертирующая схема на транзисторах, работающая в двухтактном режиме, трансформатор с выходным выпрямителем, подключенный к выходу после него индуктивноемкост ный фильтр, и устройство управления и защиты 11 и 23Недостатками указанных преобразователей являются относительно низкий КПД, малая надежность, большие габариты, цто объясйяется наличием в них дополнительных импульсных потерь мощности от. сквозных токов и подмагницивания трансформатора, сложностью схемы.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является 2стабилизирующий преобразоеатель постоянного напряжения, содержащийподключенные к разнопотенциальнымвходным зажимам два транзисторныхключевых элемента, трансформатор с "выпрямителем, две диодные цепи ипоследовательно соединенные дроссельфильтра и конденсатор фильтра, ккоторому подключен блок управленияи защиты 33.Недостатками этого преобразователя являются низкий КПД малаянадежность, большие габариты.Цель изобретения - повышение КПД,.надежности, уменьшение габаритов.15Поставленная цель достигаетсятем, что в стабилизирующем преобразователе напряжения, содержащем подключенные к разнопотенциальным входным зажимам два транзисторных ключевых элемента, трансформаторную цепь с основным выпрямителем, две диодные цепи, дроссель иконденсатор фильтра с подключенным кнему блоком управления и защиты,транзисторные ключевые элементы соединены через дроссель фильтра между собой и через введенную среднююточку дросселя - с входом трансформаторной цепи., причем два одноименных силовых вывода транзисторных ключевых элементов соединенымежду собой соответственно черездве введенные диодные цепи, допблнительный вход трансформаторной цепи соединен через регулирующийблок с блоком управления и защиты,дополнительный выход трансформаторной цепи через дополнительный выпря" Имитель соединен с основным выпрямителем, и оба выпрямителя подключены к;конденсатору Фильтра.На фиг. 1 приведена структурнаясхема стабилизирующего преобразование- урля,постоянного напряжения; на фиг.2 то же, упрощенный вариант.Стабилизирующий преобразовательпостоянного напряжения содержит подключенные к разнопотенциальным входным зажимам 1 транзисторные ключе"выв элементь 2 и 3, соединенные с ними диодные цепи.,1 и 5, дроссель Фильтра 6, средняя точка которого подключена к трансформаторной цепи с ЗотрансФорматорами 7 и З,соединеннымис основным 9 и дополнительным 10 выпрямителями. Выпрямители соединены с конденсатором Фильтра 11 и блоком управления и защиты 12, фподключенным крегулирующему блоку 13, в которыйвходят транзистор 14 и выпрямитель15, Элементы 2 и 3 с конденсаторами16 и 17 образуют полумостовую схему инвертора. Выходное напряжениепреобразователя снимается с конденсатора 11 через зажимы 18.Стабилизирующий преобразовательпостоянного напряжения работает следующим образом,1При поступлении питаоцего напряжения на зажимы 1 (Фиг. 1) одновременно начинают поступать прямоугольныеимпульсы управления поочередно на элементы 2 и 3, в результате чего пос" 5ледние поочередно переводятся в насыщенное или обесточенное состояние,Одновременно каждый из конденсаторов16 и 17 заряжается примерно до половины питающего напряжения. В ре- ффзультате поочередной коммутации элементов 2 и 3 на первичны обмоткахтрансформаторов 7 и 8 образуется пе ременное напряжение, которое после трансформации и выпрямления выпрямителями 9 и 10 начинает заряжать конденсатор 11, причемскорость заряда последнего, а , следовательно, и амплитуда токов через элементы 2 и 3, 7-10 ограничивается дросселем 6. Величина выходного напряжения преобразователя (на конденсаторе 11) стабилизируется на заданном уровне . с помощью цепи обратной связи из элементов 12- 15, Бсли напряжение на зажимах 1 минимально по величине, блок управления и защиты 12 воздействует на регулирующий блок 13 так, ,что его транзистор 14 удерживается в насыщенном состоянии. В результате трансформатор 8 замыкается накоротко через выпрямитель 15 и транзистор,14, падение напряжения на его первичйой обмотке и на входе выпрямителя 10 близко к нулю, и напряжение с выхода инвертора через трансформатор 7 и выпрямитель 9 поступает на выходные зажимы 18 и конденсатор 11. При максимальной величине напряжения на зажимах 1 блок 12 удерживает транзистор 14 в обесточенном состоянии. При этом ток через выпрямитель 15 не протекает, напряжение на выходные зажимы 18 поступает через оба выпрямителя 9 и 10, причем выходное напряжение инвертора распределяется между первичными обмотками трансформаторов 7 и 8 пропорционально их коэффициентам трансформации.Последние выбираются так, чтобы и в этом режиме работы напряжение на зажимах 18 было равно первоначальному (заданному) значению. При промежуточных значениях напряжения на зажимах 1 с помощью блока 12 и 13 оказывается большее или меньшее шунтирующее воздействие на трансформатор 8, вследствие чего осуществляется перераспределение напряжений между трансформаторами 7 и 8, а нап, ряжение на зажимах 18 поддерживается равным заданному значению. Транзистор 14 и блок 13 может работать в режиме непрерывного или широтно-импульсного регулирования. Уменьшение переменной составляющей напряжения на зажимах 18, т.е, сглаживание пульсаций , достигается с помощью дросселя фильтра 6, поддернивающегс постоянный по амплитудному значению ток в цепях преобразователя, и конденсатора Фильтра 11, В пэн10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 92ных режимах работы токи через диод-.ные цепи 1 и 5 не протекают. Прислучайном или при аварийном исчезновении импульсов управления элементаим 2 и 3 , или при отключениипреобразователякогда на обмоткахдросселя 6 возникает полярность напряжения, открываются диодные цепии 5 и избыток электромагнитной энергии дросселя 6 возвращается в источник питания (зажимы 1),цто защищаетэлементы 2 и 3 от перенапряжений.При возникновении в преобразователережимов сквозных токов или пбдмагничивания трансформаторов дроссель 6ограницивает. ток через элементы 2 и3, цто защищает их от импульсных перегрузок, повышает КПД и надежностьпреобразователя. При возникновениикороткого замыкания в нагрузке преобразователя ток короткого замыкания вначальный период времени ограничивается дросселем 6, что защищаетэлементы преобразователя от перегрузки.В последующем блок управления и защиты 12 аварийным сигналом осуществляет отключение элементов 2,3 и 13.При работе регулирующего блока 13 врежиме широтно-имульсного регулирования реализованный в данном преобразователе вольтодобавочный спо соб регулирования выходного напряжения (путем коммутации трансформатора 8, входящего в состав последовательной цепи трансформаторов 7 и 8)позволяет уменьшить габариты сглаживающего фильтра и преобразователя вцелом, а также уменьшить амплитудугенерируемых коммутационных помех,а , следовательно,и габариты помехоподавляющих фильтров (не показаны),В данном преобразователе можетбыть использована также мостовая схема инвертора. В этом случае вместопоследовательной цепи из конденсаторов 16 и 17 включается вторая. цепь из двух транзисторных коммутирующих элементов, диодных цепей идросселя со средней точкой, аналогичная цепи элементов 2-6, соединяемаяи коммутируемая идентичным образом.При использовании данного преобразователя для питания нагрузки малой мощности, когда нецелесообразноиспользовать вольтодобавочный, способ регулирования, схема предложенного преобразователя может быть упрощена (Фиг. 2), В данном варианте 8326 6 обьединены между собой трансформаторы 7 и 8, выпрямители 9 и 10 (фиг. 1), а функции регулирующего блока 13 выполняют транзисторные коммутирующие элементы 2 и 3. Принцип работы преобразователя по фиг. 2 аналогичен предыдущему,По сравнению с известным предложенный преобразоватеЛь имеет более высокий КПД, надежность и меньшие габариты, так как в нем включение дросселя фильтра (сравнительно большой индуктивности) в цепь транзие" торных коммутирующих элементов позволяет эффективно защитить последние от импульсных перегрузок,в режимах сквозных токов и подмагницивания трансформаторовт уменьшить амплитуду коммутационных помех. Воль" тодобавочный способ регулирования, осуществляемый путем последовательного включения трансформаторов в трансформаторной цепи, позволяет уменьшить габариты сглаживающего, фильтра и коммутационные помехи. Подключение выходных выпрямителей не" посредственно к конденсатору фильтра позволяет также повысить КПД и уменьшить коммутационные помехи, так как при этом форсируется процесс запирания диодов выпрямителей при смене полярности напряжения на трансформаторах.Меньшее количество элементов в преобразователе (фиг. 2) существенно упрощает преобразователь. Формула изобретения Стабилизирующий преобразователь- постоянного напряжения, содержащий подключенные к разнопотенциальным входным зажимам два транзисторных ключевых элемента, трансформаторную цепь с .основным выпрямителем, две ди . одные цепи, дроссель и конденсатор фильтра с подключенным к нему блоком управления и защиты, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью умень шения габаритов, повышения КПД и надежности , транзисторные ключевые элементы соединены через дроссель фильтра между собой и через введенную среднюю точку дросселя - с входом трансформаторной цепи, причем два одноименных силовых вывода транзисторных ключевыхэлементов "соединены между собой соответственно через две введенные диодные цепи, дополнитель7 928326 Ьный вход трансформаторной цепи соеди- Источники информации,нен через регулирующий блок с бло- принятые во внимание при экспертизеком управления и защиты, дополни 1. Авторское свидетельство СССРтельный выход трансформаторной цепи, Ю 1 68 й 69 Ь; кл. Н 02 М 3/335, 1977соединен через дополнительный выпря 2, Автооское свидетельство СССР,митель с основным выпрямителем, и оба У 600516, кл. 6 05 Г 1/58, 1976.выпрямителя подключены к конденсатору 3. Заявка фРГ Мф 1960719,фильтра. кл. Н 02 М 3/335 1976 Составит Техред Мф,ь Л, Стрелкинастелевич Корректор Н, Швыдка едакто улько Заказ 3239/60 ВНИИП И по 113035, Подписноа СССРытийнаб., д. 1/5Ю Тираж осударственн елам изобрет Москва,Жкомийи о ушс Филиа патент",Ужгоро л. Проектная