Регулируемый преобразователь постоянного напряжения

.ЯО,1 023584 А Н 02 М 3 33 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ ОПИСАН БРЕТ СТВУ К АВТОРСКОМУ СВИД(22) 05,01.82 с целью повышения стабильности выход(72) И.И. Ишханов и И.Н. Троян введены датчики верхнего и нижнего(53) 621.314.57(088.8) уровней выходного напряжения, й пос(56) 1. Электронная техника в авто- ледовательно включенных реверсивныхматике. Сб. статей, Под ред. Ю.И.ко счетчиков со счетом до 3, М дешифра. нева., И., Сов радио , вып. 11, торов и й Фазовращателейпри этомс. 140-144. задающий генератор подключен к входам2. Авторское свидетельство СССР вспомогательных инверторов через Фа 9 773 ф 62,кл. н 02 м 3/335, 1981, зовращатели, командные входы кото 3. Авторское свидетельство. СССР Рых ссиШинены с выходами соответстВ 501454 .кл. Н 02 м 3/335, 1976. вующих дешифратороввходамн подклю.(54) (57) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВА-ченых к соответствующим выходамТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содер-Реверсивных.счетчиков, причем выхожащий еадакщий генератор, основной ды датчиков верхнего й нижнего урови й вспомогательных инверторов, ней выходного напряжения подключены аторичные обмотки трансформаторов к определяющим направление счета вхо- фоторых соединены последовательно и .дам Реверсивного счетчика, упомянуодключены к выходному выпрямителю тые ключи включены параллельно дополс емкостным фильтром, й ключей и по нительным обмоткам трансформатороводной дополнительной обмотке на тран- вспомогательных инверторов, а входысформаторах вспомогательных инвер- ключей соединены с входами запретаторов, при этом задающий генератор .пропускания сигнала соответствующихподключен к основному инвертору, Фазовращателей,в К иИзобретение относится к электротехнике и может быть использованов источниках вторичного электропитания радиотехнических устройств,Известен вольтодобавочный стабилизаторс амплитудным регулированием, содержащий М преобразовательныхячеек, входы которых соединены парал"лельно друг с другом, а выходыпоследовательно. Каждая из ячееквыполнена по схеме двухтактногоусилителя мощности с шунтирующимидиодами и транзисторным ключом навходе. Последний управляется оттриггерного элемента, выполненногона операционном усилителе; транзисторы усилителя мощности управляютсясигналом с задающего генератора. Устройство управления представленопороговой схемой, имеющей в зависимости от величины выходного напряжения три устойчивых состояния 1 . 2 ОВыходные напряжения всех ячеекодинаковы, и нестабильность выходно.го напряжения равна выходному напря"жению одной ячейки.. г 5Недостатком такого преобразователяявляется то, что для получения высокойстабильности выходного напряжениячисло преобразовательных ячеек должнобыть довольно большим (например, визвестном устройстве 14 ячеек), Этоприводит к увеличению массы и габаритов аппаратуры,Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий М преобразовательных ячеек, состоящих изпоследовательно соединенных инвертора, трансформатора и выпрямителя,выходы выпрямителей объединены междусобой, при этом входы Мпреобразовательных ячеек подсоединены через 40последовательно соединенные с нимирегулирующие ключи к входным выводам,параллельно которым подключены датчики верхнего уровня напряжения сети,соединенные также с регулирующимиключами, а входы нулевой преобразовательной ячейки - непосредственнок упомянутым входным выводам 2 .,Регулирование выходного напряжения осуществляется включением тойили иной ячейки путем открывания соответствующего регулирующего ключа покоманде соответствующего датчикаверхнего уровня в зависимости от величины напряжения входной сети.Недостатком такого преобразователя является то, что для получениявысокой стабильности выходного напряжения необходимо большое количествопреобразовательных ячеек, равноевеличине6 ОЬ Осети ОВыхгде 6 Осеи - процент изменения первичной сети; 65 ЬОзц- процент изменения выходного напряжения.НапРимеР, пРи Ь ОСети =40 и АО 8 Х = 5 число ячеек М=8.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулируемый преобразователь, содержащий основной и несколько вспомогательных инверторов, вторичные обмотки выходных трансформаторов которых соединены последовательно и связаны через выпрямитель с нагрузкой, электронный ключ, включенный в общую цепь управления инвертора, при этом вход ключа связан с общим опорным элементом через обмотки выходныхтрансформаторов основного и предшествующих вспомогательных инверторов, а через фиксирующие диоды с дополнительными обмотками выходныхтрансформаторов 31 .В этом преобразователе управлениевспомогательными инверторами осуществляется по двоичному коду, что дает возможность уменьшить количествовспомогательных инверторов. Например если число инверторов в данной схеме равно М, то для получения такой жестабильности а схемах, описанных выше, необходимо М 2 ячеек.Однако такое устройство характеризуется недостаточно высокой стабильностью выходного напряжения. Нап.ример, при трех инверторах отклонение выходного напряжения от номиналасоставляет +3,6 и -2 в моментыпосле изменения состояния вспомогательных инверторов и достигает +8,7в момент, предшествующий изменениюсостояния инверторов, Таким образом,суммарный диапазон изменения выходного напряжения составляет 10,7.Для повышения стабильности необхо-,димо увеличить число вспомогательных инвертоов, что приводит к увели-чению массы и габаритов устройства.Кроме того, из-за наличия рекуперации энергии через неработающую ячейку увеличиваются потери энергии в схе"мееЦелью изобретения является увеличение стабильности выходного напри-;жения.Поставленная цель достигаешься тем, что в регулируемый преобразователь постоянного напряжения содержащий задающий генератор, основной и М вспомогательных инверторов, аторич ные обмотки трансформаторов которых соединены последовательно и подключены к выходному выпрямителю с емкостным фильтром, М ключей и по одной дополнительной обмотке на трансформаторах вспомогательных инверторов, введены датчики верхнего и . нижнего уровней выходного напряжения, М последовательно включенных друг с другом реверсивных счетчиков.1023584 Суммарноедобавочное напряжениеячеек3.1,3.2 фазность работы ячеек Состояние на выходе дешифрато- ров Сюстояние на выходе счет- чиков Такт 9.2 0-ац" +Зь 2 ЬО 01 0 00 со счетом до 3, й дешифраторов и йфазовращателей, при этом задающийгенератор подключен к входам вспомогательных инверторов через Фазовращатели, командные входы которыхсоединены с выходами соответствующихдешифраторов, входами подключенных ксоответствующим выходам реверсивных счетчиков, причем выходы датчиков верхнего и нижнего уровней вьгходного напряжения подключены к 10определяющим направление счета входам реверсивного счетчика, упомянутые ключи включены параллельно дополнительным обмоткам трансформатороввспомогательных.инверторев, а входы ключей соединены с входами запрета пропускания сигнала соответствующих фаэовращателей.Ба чертеже представлена Функционапьная схема устройства. 20Преобразователь содержит задающий генератор 1, основной ннвертор 2,вспомогательные инверторы 3.1, 3.2,З.й, выходной выпрямитель 4,емкостной фильтр 5, ключи 6.1, 6.2, 25б.й, дополнительные обмотки7.1, 7.2,7.й, реверсивные счетчики 8.1, 8.2,8.й, дешифраторы9.1, 9.2,9.й, фазовращатели импульсов задающего генератора 10.1,10.2,10.й, датчик 11 верхнегоуровня, датчик 12 нижнего уровня,нагрузку 13, задающий генератор 1подключен к входу основного инвертора 2 непосредственно, а к входамвспомогательных инверторое 3.1, 3.2,З.й через фазовращатели 10,1,10.2,10 й.соответственно, командные входы которых соединены с выходами соответствующих,цешифраторов 9.1,9.2. , 9.й, входами подключенных 40к соответствующим выходам реверсивныхсчетчиков 8.1, 8.2,8.й, причемвыходы датчиков 11 верхнего и нижнего 12 уровней выходного напряженияподключены к определяющим направление счета входам реверсивного счетчика. Ключи 6.1;. 6.2бй включены параллельно дополнительным обмоткам 7.1, 7.27. й трансформаторов вспо,могательных инверторов, а входы клю" чей соединены с входами запрета пропускания сигнала соответствующих фаэовращателей. Дешифраторы преобразуют выходной код счетчиков в три команды, поступающие по трем отдельным шинам на командные входы соответствующих фазовращателей, которые в зависимости от команды дешифраторов пропускают на входы вспомогательных инверторов импульсы задающего генератора без изменения Фазы, с изменением фазы на 180 в или не пропускают вообще.Устройство работает следующим образом.При подаче напряжения первичной сети на преобразователь начинают работать основной и вспомогательные инверторы. Напряжение на выходе этих инверторов выпрямпяется выпрямителем 4, фильтруется фильтром 5 и поступает на нагрузку 13 и на входы датчиков верхнего и нижнего уровней 11 и 12 соответственно.Пусть величина этого напряжения превышает верхний уровень. В этом случае на выходе датчика 11 - высокий потенциал (логическая единица), а на выходе датчика 12 - низкий (логический нуль)Уровень 1 поступает на вход, определяющий прямое направление счета счетчиков 8.1, 8.2,8.й. Каждый иэ счетчиков представляет собой счетчик счета до 3 (ОО, 01, 10). Счетчики начинают переключаться. При прямом наггравлении счета состояния на выходах счетчиков и дешифраторов, а также фаэность работы вспомогательных инвер,торов соответствуют таблице (число вспомогательных ячеек взято равным :2, выходное напряжение инвертора.3.2 выбрано в три раза большим выходного напряжения ячейки 3.1).1023584 Продолжение таблицы Состояние на выходе дешифрато- ров Суммарноедобавочное напряжениеячеек3.1,3,2 Такт Состояние на выходе счет- чиков фаэность работы ячеек+дО+ ЬЗО -ДО, -ЗДО % вспомогательные ячейкиячейкой;вспомогательные ячейкис основной ячейкой;вспомогательные ячейкисостоянии. 0 обеспечивая вычитание из выходногонапряжения ДО, +2 ДО, 3 ДО и т.д. дотех пор, пока Оз не станет меньшенапряжения верхнего уровня и попадет в зону"молчания" счетчиков.УПри уменьшении напряжения сетилогическая единица появляется на выходе датчика нижнего уровня 12, счетчики начинают считать в обратном нап- О равлении, последовательно обеспечивая прибавление к выходному напряжению напряжендй ЬО, 2 дО,. ЗДО до техпор, пока выходное напряжение не возвратится в зону "молчания" счетчиков.45 Ключи 6.1, б.2,6.М, шунтирующие 7.1, 7,2,7.й трансформаторов вспомогательных инверторов, приналичии команды запрета пропусканиясигнала на входах соответствующих 5 О фазовращателей открываются вышеуказанной командой и тем самым исключают падение напряжения от протеканиятока нагрузки в выходных обмоткахтрансформаторов вспомогательных ячеек при их отключении. В остальныхслучаях ключи находятся в закрытомсостоянии,Таким образом, на выходе преобразователя поддерживается напряжение, 60 лежащее между напряжениями срабатывания датчиков нижнего и верхнего уровней (О и О 8 соответственно).В предлагаемом устройстве реализован способ управления по троично му коду, т.е, каждый вспомогательный Из таблицы видно, что напряжение на выходе преобразователя изменяется от величины Оос -4 ДО до величины О + 4 ДО., где О - напряжениена выходной обмотке основной преобразовательной ячейки,На определенном такте напряжениена выходе преобразователя попадаетв зону, определяемую порогами срабатывания датчиков верхнего 11 и нижнего 12 уровней. На выходе датчика 11 верхнего уровня появляется логический нуль, и счетчики прекращают счет и остаются.в этом состоянии.Аналогичные процессы происходят всхеме, если напряжение на выходев первый момент меньше напряжениянижнего уровня, только в этом случаесчетчики считают в обратном направлении (процесс как бы повернутна180 ф по отношению к описанному).В установившемся режиме когданапряжение. на выходе преобразователя находится в зоне молчания счетчиков, преобразователь.работает следующим образом.Если напряжение сети возрастает,то возрастает напряжение на выходепреобразователя. При определенномнапряжении сети напряжение на выходе превышает напряжение срабатывания датчика верхнего уровня, на еговыходе появляется логическая единица, счетчики начинают считать в прямом направлении, последовательно работают в фазе с основнойработают впротивофазе находятся в нерабочем/46 1 краж 687 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауаказ 423 Подпнтета СССРкрытыйнаб., д. 4/5 коми и о ская Филиап ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 инвертор может иметь три устойчивыхсостояния, благодаря чему при меньшем количестве инверторов можно попучить болыаее количество сочетанийих работы и темсаьнм повысить стабильность выходного напряжения. Нап 84 8ример, при наличии в йредлагаемойсхеме й вспомогательных инверторов,в устройстве-прототипе для получениятакой же стабильности выходногонапряжения необходимо йй, а в первых двух аналогах МЗ инверторов. Никитинкорей корректор О. Билак