Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХОПУБЛИ Н 19) 01) А 51) КОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОЧНРЬГПФГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ уля В ВВТОРСНООУ СВРВВТВРЪСТ(72) А.В. Кобзев, Г.Я. Михальченко, Н.М. Музыченко, А.И, Муравьев, И.М. Панин и Ю.П. Шеронов-Елизаров (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизиро-, ванных систем управления и радиоэлектроники(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 866664, кл. Н 02 М 3/335, 1980.2. Авторское свидетельство СССР по заявке 93450975,кл.Н 02 М 3/335, 11.06,83.(54)(57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий блок управления, состоящийиз задающего генератора и широтно-.импульсного модулятора, два однотакт.ных инвертора, каждый из которыхсостоит из первого основного управляемого ключа, первичной обмоткитрансформатора и второго основного управляемого ключа, включенных после.1 довательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативных диодов, связывающих первичную обмотку с входычи зажимами, вторичнойобмотки трансформатора, причем вторичщные обмотки обоих инверторов через выпрямитель подключены к общему вы.ходному фильтру, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов выходного фильт ра, в каждый инвертор введен дополнительный управляемый ключ, включенный между вторым входным зажимом и отпайкой от первичной обмотки трансформатора и дополнительный диод, включенный между первичной обмоткой и вторым управляемым ключом, при этомуправляющие входы основных управляемых ключей первого и второго инверторов связаны с соответствующимипротивофазными выходами задающего ге.нератора, а управляющие входы дополнительных управляемых ключей - ссоответствующими противофазнымивыходами широтно-импулвсного модтора.Известен преобразователь напряжения, содержащий однотактный инвертор, однополупериодный выпрямитель с фильтром 13,Недостатками данного преобразователя являются плохие массогабаритные15показатели выходных фильтров и,соответственно, низкое быстродействиепреобразователя ввиду того, что навыходе выпрямителя формируются импульсы напряжения с относительной20длительностью 0-0,5.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсястабилизированный преобразовательпостоянного напряжения, содержащийблок управления, состоящий из задающего генератора и широтно-импульсного модулятора, два однотактныхинвертора, каждый из которых состоитиз первого основного управляемогоключа, первичной обмотки трансформа 30тора и второго основного управляемого ключа, включенных последовательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативныхдиодов, связывающих первичную абмот 35ку с входными зажимами, вторичнойобмотки трансформатора, причем вторичные обмотки обоих инверторов через выпрямитель подключены к общемувыходному фильтру21.40Недостатком известного преобразователя являются плохие массогабаритные показатели выходных фильтров,ввиду того, что регулирование и стабилизация напряжения осуществляютсяс полной глубиной модуляции.Цель изобретения - уменьшениемассы и габаритов выходного фильтра.Поставленная цель достигается тем,что в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем блок управления, состоящийиз задающего генератора и широтноимпульсного модулятора, два однотактных инвертора, каждый из которых сос 55тоит из первого основного управляемого ключа, первичной обмотки транс"форматора и второго основного управ 10 Изобретение относится к преобразо вательной технике и может найти применение в стабилизированных вторичных источниках питания, когда требуется получение постоянного напряжения с 5 минимальными пульсациями при высо 1 ком качестве стабилизации и минималь. ных массогабаритных показателей. ляемого ключа, включенных последовательно между первым и вторым входными зажимами, двух рекуперативныхдиодов, связывающих первичную обмотку с входными зажимами, вторичнойобмотки трансформатора, причем вторичные обмотки обоих инверторов через выпрямитель подключены к общемувыходному фильтру, в каждый инверторвведен дополнительный управляемыйключ, включенный между вторым входным зажимом и отпайкой от первичнойобмотки трансформатора, и дополнительный диод, включенный между первичной обмоткой и вторым управляемымключом, при этом управляющие входыосновных управляемых ключей первогои второго инверторов связаны с соответствующими противофазными выходамизадающего генератора,а управляющие вхо.,ды дополнительных управляемых ключей -с соответствующими противофазными выходами широтно-импульсного модулятора,На фиг. 1 представлены принципиальная схема силовой части преобразователя и блок-схема управления; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит сетевой выпрямитель 1, входной фильтр 2, входные зажимы 3 и 4 постоянного тока, два однотактных инвертора 5 и 6, содержащие трансформаторы 7 и 8 и первичными обмотками 9 и 10 и соединенными встречно вторичными обмотками 11 и 12. Первичные обмотки 9 и 10 выполнены с отпайками и состоят из секций 13, 14 и 15, 16 соответственно. Инверторы также содержат первые и вторые основные управляемые ключи 17, 18 и 19, 20 соответственно, Ключи 17-20 подключены к крайним выводам первичных обмоток 9 и 10 трансформаторов 7 и 8 и входным зажимам 3 и 4 постоянного тока, причем ключи 19 и 20 - через дополнительные диоды 21 и 22. Дополнительные управляемые ключи 23 и 24 подключены к отпайкам первичных обмоток 9 и 10 трансформаторов 7 и 8 и второму зажиму 4 постоянного тока. Кроме того, силовая часть содержит рекуперативные диоды 25-28, защитные КС-цепи 29 и 30, выходной выпрямитель 31, общий выходной фильтр 32, выходные зажимы которого образуют выход преобразователя.1141533 20 Блок 33 управления содержит задающий генератор, выполненный на генераторе:34 импульсов и триггере 35, усилитель 36 сигнала ошибки, широтно импульсный модулятор 1 кОтО 5 рый состоит из последовательно вклю. ченных генератора 37 пилообразного напряжения, компаратора 38 и логического узла 39, блоки 40-43 гальва нической развязки образуют противо О фазные выходы задающего генератора и широтно-импульсного модулятора блока 33 упрйвления.На фиг, 2 обозначено; 44 - импуль сы синхронизации генератора 34 им пульсов; 45 и 46 - напряжения на противотактных выходах триггера 35; :47 - напряжение на выходе генератора 37 пилообразного напряжения; 48 напряжение на выходе усилителя 36 сигнала ошибки; 49 - напряжение на выходе компаратора 38; 50 и 5 1 напряжения на выходах логического узла 39; 52 и 53 - напряжения, действующие на вторичных обмотках 11 25 и 12 трансформаторов 7 и 8; 54 и 55 - потребляемые токи инверторов 5 и 6 соответственно; 56 - общий потребляемый инверторами ток; 57 напряжение на выходе выпрямителя 31.ЮПреобразователь работает следующим образом.Импульсы 44 с выхода генератора 34 поступают на входы триггера 35 и генератора 37 пилообразного напря жения, осуществляя их синхронную работу, С противотактных выходов триггера 35 импульсы 45 и 46 управления через блоки 40 и 41 развязки в противофазе поступают на инверто ры 5 и 6, обеспечивая поочередное замыкание одновременно либо ключей 17 и 19, либо 18 и 20. С выхода генератора 37 пилообразного напряжения импульсы 47 поступают на один иэ 45 входов компаратора 38, на другой вход которого подается напряжение 48 сигнала ошибки. На входы усилителя 36 сигнала ошибки подается опорное напряжение и напряжение обратной 50 связи, снимаемое с выхода преобразователя, а на выходе формируется напряжение 48 сигнала ошибки, пропор. циональное разности Указанных напряжений. С выхода компаратора 38 55 импульсы напряжения 49, длительность которых определяется величиной напря. жения 48 сигнала ошибки, поступают 4на вход логического узла 39, на два других входа которого подаются импульсы напряжения 45 и 46. Гсли на одном из выходов триггера 35 действует сигнал, равный уровню логической единицы, то на другом - уровню логического нуля, который запрещает прохождение в данный полупериод напряжения 49 с выхода компаратора 38. С выходов логического узла 39 импульсы 50 и 51 через блоки 42 и 43 развязки в противофазе поступают на управляющие цепи ключей 23 и 24 соответственно.Рассмотрим работу преобразовате- ля по временным диаграммам. В момент С в соответствии с импульсами 45 управления происходит замыкание ключей 17 и 19 и подключение первичной обмотки 9 трансформатора 7 к зажимам 3 и 4 постоянного тока. На вторичной обмотке 11 этого трансформатора формируется напряжение 52, определяемое соотношением чисел витков обмоток 9 и 11. В момент С, определяемый величиной сигнала 48 ошибки (сплошная линия), появляется импульс на выходе компаратора 38, за. мыкающий ключ 23. Диод 21 предотвращает короткое замыкание по контуру: секция 14, ключи 19 и 23, секция 14. В момент й дискретно изменяется коэффициент трансформации трансформатора 7 и на вторичной обмотке 11 напряжение определяется соотношением чисел витков секции 13 и обмотки 11. В момент с (после изменения состояния триггера 35) вступает в работу инвертор 6 и работает аналогично инвертору 5, а ключи 17, 19 и 23 размыкаются, ток в обмотке 13 проте - кает по цепи: обмотка 3, диод 25, зажимы 3 и 4, диод 27, обмотка 13, а в обмотке 14 - по цепи; обмотка 14, диод 21, КС-цепь 29, диод 27, обмотки 13 и 14, исключая перенапряже- ние на ключах. За время от момента Сдо Е 4 работает инвертор 6 и размагничивается трансформатор 7. На диаграммах 54-56 показаны токи потребления инверторов 5 и 6 и общий ток потребления обоих инверторов соответственно. Пунктирными линиями на диаграммах показаны изменения напряжений при изменении, например уменьшении, напряжения сети, при этом величина постоянной составляющей 58 наЬряжения 57 на выходе вы 1141533прямителя 31 остается постоянной,Так осуществляется стабилизациянапряжения на выходе преобразователя,Таким образом, введение в инверторы дополнителвныж управляемыхФ ключей и диодов, а также соответствующее построение управления клю-, чами позволяет осуществлять частичную модуляцию выходных инверторов, 5 что, как известно, снижает массу игабариты выходного фильтра.1141533 Составитель А. СелезнеТехред С.Легеза Редактор В. Петр орректор И. Зрдей Заказ 511 атент", г. Ужгород, ул. Проектна илиал ППП 43 Тирам б 46 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 11.3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5