Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

(21) 3683210/ (22) 02,01.84 (46) 30.05.85. Бюл (72) В.А,Поляков (53) 621.314.57(08 (56) 1. Авторское У 832684, кл. Н 022. Авторское св У 930526, кл, Н 02 24-07 1 Р 20 8.8 1 свидетель М 7/537,идетельст М 3/335, тво СС1980,о СССР 1982. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТСССРПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ АВТОБУСНОМУ СВЩВТЕЛЬС(54)(57) СТАБИЛИЗИРОВАННО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯГ:НИЯ,содержащий две синхронизированные отзадающего генератора регулируемуюи нерегулируемую по цепи обратнойсвязи инверториые ячейки с выходнымитрансформаторами, вторичные обмоткикоторь(х соединены согласно-последо"вательно и через общий выпрямительи фильтр подключены к первому выходному выводу преобразователя,о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможнос"тей путем получения независимых стабилизированных по напряжению выходови упрощения, в состав иерегулируемойинверторной ячейки введены дроссельс двумя обмотками, включенными согласно-последовательно с первичнымиполуобмотками выходного трансформатора, и конденсатор, подключенныйпараллельно первичной обмотке выходного трансформатора, представляющийсобой феррорезонансный стабилизаторнапряжения, в котором образован второй стабилизированный выход от дополнительной обмотки выходного трансформатора нерегулируемой инверторнойячейки, причем регулируемая инверторная ячейка выполнена по схеме соединения ее транзисторов с общим коллектором, при этом базы транзисторовнерегулируемой.инверторной ячейкиподключены через введенную фазскорректнрующую цепочку к обмотке транзистора регулируемой ииверторнойячейки, а регулирующий орган выполнен в виде маломощного компенсационкого стабилизатора напряжения,. выходом подключенного через эмиттер-коллекторные переходы управляемых от задающего генератора транзисторныхключей к базам транзисторов регулируемой инверторной ячейки, а управляющим входом " к первому выходномувыводу преобразователя,1 11591Изобретение относится к электро":.технике и может быть использовано вустройствах электропитания.Известен стабилизированный преобразователь напряжения, в котором осуществляется регулирование переменного прямоугольного напряжения на выходной обмотке трансформатора по амплитудному значению, содержащий силовые транзисторы, включенные по схеме с общим коллектором, а регулирующий элемент выполнен в виде компенсационного стабилизатора напряжения, выход которого через эмиттер-коллекторные переходы транзисторных ключей подклю 15 чен к базам силовых транзисторов преобразователя. Стабилизация выходного напряжения в преобразователе при увеличении входного напряжения осуществляется эа счет соответствующего увеличения падения напряжения на силовых транзисторах, которые выполняют одновременно функцию коммутатора обмоток трансформатора н Функцию силового регулирующего элемента 11.25Недостаток преобразователя - пропорциональное уменьшение КПД с увеличением входного напряжения, т.е. тяжелый тепловой режим силовых транзисторов при максимальном входном напря- ЗО женин.Наиболее близким по техническомурешению к предлагаемому является стабилиэированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий две З 5синхронизированные от задающего генератора регулируемую и нерегулируемуюпо цепи обратной связи инверторныеячейки с выходными трансформаторами,вторичные обмотки которых соединены 40согласно-носледбвательно и через об" щий выпрямитель и фильтр подключены к первому выходному выводу преобразователя 2.Недостаток известного устройства -45 получение только одного стабилизированного по напряжению выхода, в то время как для питания радиоэлектронной аппаратуры, как правило, требуется два и более стабилизнрованньас выхода, например длн устройств, содержащих полупроводниковые элементы;и магнитные усилители, требуются стабилизированные постоянное и перемен"ное напряжения. 551 ель изобретения - расширение функаиональных возможностей путем получения нескольких независимых ста 27 2билизнрованных по напряжению выходов и упрощение.11 оставлеяная цель достигается тем, что в стабилизированном.преобразова. - теле постоянного напряжения, содержащем две синхронизированные от задаю" щего генератора регулируемую и нерегулируемую по цепи обратной связи инверторные ячейки с выходными трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены согласно-последовательно и через общий выпрямитель и Фильтр подключены к первому входному выводу преобразователя, введены дроссель с двумя обмотками, включенными согласно-последовательно с первичными полуобмотками выходного трансформатора, и конденсатор, подключенный параллельно первичной обмотке вьасодного трансформатора, представляющий собой феррорезонансный.стабилизатор напряжения, в котором образован вто" рой стабилизированный выход, от дополнительной обмотки выходного трансформатора нерегуляруемой ннверторной ячейки, причем регулируемая инверторная ячейка выполнена по схеме соединения ее транзисторов с общим коллектором, при этом базы транзисторов нерегулируемой инверторной ячейки подключены через введенную фаэокорректирующую цепочку к обмотке транзистора регулируемой инверторной ячейки, а регулирующий орган преобразователя выполнен в виде маломощного компенсационного стабилизатора напряжения, выходом подключенного через эмиттер-коллекторные переходы управляемых от задающего генератора транзисторных ключей к базам транзисторов регулируемой инверторной ячейки, а управляющим входом - к первому выходному выводу преобразователя.На фиг.1 приведена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения; на фнг.2 - диаграммы, поясняющие принцип его работы,Инверторные ячейки 1 и 2 по цепи литания подключены к входному выводу преобразователя 3. Вторичные .обмоткитрансформаторов 4 и 5 ннверторных ячеек 1 и 2 соединены.согласно-последовательно и через выпрямитель 6 со сглаживающим фильтром 7 подключены к первому выходному выводу преобразователя 8. Эмиттеры транзисторов 9 и 1 О инверторной ячейки 1 подключены соответственно к началу и концу пер-,1з 1159 вичной обмотки трансформатора ф, а их базы через эмиТтер-коллекторныепереходы транзисторных кл 1 очей 11 н 12 - к выходу маломощного палупро" водникового компенсационного стаби 5 лиэатора 13. Управляющий вход компенсационного стабилизатора 13 подключен к выходным выводам 8 преобразователя, Базы транзисторных ключей 11 и 12 подключены к выходу задающего генератора 14. В нерегулируемой инверторной ячейке 2 эмиттеры транзисторов 15 и 16 подключены соответственно через начало и конецполуобмоток дросселя 17 к началу и концу первичной обмотки выходного трансформатора 5, параллельно которой подключен конденсатор 18. Дополнительная выходная обмотка трансформатора 5 подключена к выходу 9 переменного напряжения преобразователя. Базы транзисторов 15 и 16 нерегулируемой инверторной ячейки 2 подключень через фазокорректирующую цепочку 20 к обмотке трансформатора 4 регулируе мой инверторной ячейки 1. Задающий генератор 4 может быть выполнен, например, по общеизвестной схеме РОЗРА, который для стабилизации частоты генерируемого напряжения подключен через параметрический стабилизатор напряжения к входным выводам 3 преобразователя. фаэокорректирующая цепочка 20 может быть выполнена, например, в виде последовательно соединенных дросселя и трансформатора, параллельно первичной обмотке, которого включен конденсатор.На фиг.2 изображены:Е - напряжение на входе 3 преоб40разователя;О,О - напряжение на выходных обмотках трансформаторов 4и 5;О - напряжение ив выходе выпря 45мителя 6,"О 4 - напряжение на выходе генератора 14;О . - напряжение на выходе Фазокорректирующей цепочки 20;Оа,Ц - напряжение на выходах 8и 19 Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.Транзисторные ключи 11 и 12 поочередно открываются напряжением О, поступающим на их базы с выхода задающего генератора 14, Через траиэис 127 4торные ключи 11 и 12 напряжение с выхода компенсационного стабилизатора13 поступает поочередно иа базы транзисторов 9 и 10 инверторной ячейки 1, включенных по схеме эмиттерного повторителя, поэтому нв первичной обмотке трансформатора 4 формируется переменное напряженке О+ прямоугольной формы, амплитуда которого определяется напряжением на выходе компенсационного стабилизатора 13 напряжения,Синхронизация частоты переменного напряжения ячейки 2 с частотой генератора 14 осуществляется за счет подключейня базовых цепей транзисторов15 и 16 к обмотке трансформатора 4 через фазокорректирующую цепочку 20. Дроссель 17, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора 5, и конденсатор 18, включенный параллельно этой обмотке, образуют стабилизатор переменного напряжения с феррорезонансом токов, поэтому на обмотках трансформатора 5и на выходе 19 преобразователя формируется стабилизированное напряжение О, , Форма которого близка к синусоидальной. Напряжение О на входе выпрямителя 6 равно сумме напряжений выходных обмоток трансформато" ров 4 и 5, Из теории работы феррорезонансного стабилизатора напряженияс резонансом токов известно, ч 1 о по мере увеличения входного напряжения Е соответственно происходит уменьшение сдвига по Фазе между входным и выходным напряжением.Поэтому параметры фазокорректирующей цепочки 20 выбираются таким образом, чтобы при минимальном входном напряжении Енапряжения на выходных обмотках трансформаторов 4 и 5совпадали по Фазе (О, Фиг.2 а), в этом случае на выходе 8 обеспечивается постоянное напряжение заданного значения. При увеличении входного напряжения 1,до Е ) вследстаие укаэанных выше свойств Феррореэанансного стабилизатора напряжения происходит изменение сдвига фазы выходных напряжений ннверторных ячеек 1. и 2. В результате на входе выпрямителя 6 формируется переменное напряжение (Оь, Фиг.2 б) с паузой на нуле, изменяющейся по ширине в зависимости от изменения входного напряжения.При уменьшении нагрузки до холостого хада изменение сдвига фазы на- пряжений, генерируемых инверторными59127 5 11 ячейками 1 и 2, не обеспечивает уменьшения напряжения на выходе 8 до заданного значения, поэтому по цепи обратной связи с выхода 8 на управляющий вход стабилизатора 13 осуществляется подзакрывание регулирующего транзистора стабилизатора 13, и амплитуда напряжения на первичной обмот. ке трансФорматора 4 соответственно уменьшается, а избыточное напряжение гасится на транзисторах 9 и 10.Таким образом, предлагаемый преобразователь гораздо проще извест- . ных, так как в блоке управления преобразователя отсутствует широтно- импульсный модулятор напряжения, за счет свойств стабилизатора с феррорезонансом токов автоматически осуществляется щиротиое регулирование 1 иэмеиение паузы на нуле )напряжения на входе силового выпрямителя, Феррорезонансный стабилизатор напряжения обеспечивает при подаче на его вход напряжения прямоугольной формы выходное переменное напряжение с формой, близкой к синусонцальной, т.е. функциональные воэможности предлагаемого преобразователя шире - в нем обеспечивается формирование ста" 1 аО билизироваиного постоянного напряже"ния, а также переменного напряжения с формой, близкой к синусоидальной.Кроме того, уменьшаются коммутацион" ные потери, поскольку диоды силового 1 З выпрямителя работают в облегченномрежиме вследствие плавного нарастания Фронта полуволны переменного напряжения (11 , фнг.2 а;б), что позволяет увеличивать частоту преобразоваэа теля с 600-1000 Гц до 20 кГц и выше.1159127 Составитель Н. ЦювевскаяРедактор Л. Веселовская Техред Л.Мартяшова Корректор Г. Решетник Патент",П оро или каз 3605/54 Тиран 646 . Подлис ВНИИПИ Государстненноо комитета СССР но делам изобретЕний и открытий 113035, Иосква, Ж, Раунская иаб.