Преобразователь постоянного напряжения

(57) Изобтехнике и тение относит ожет быть исп к электр льзовано лектропи является ого напр высокоча электром во вт ичных источниках Целью изобретени ие качества выхо тан улучш жения тотга счет уменьшения ьсаций, улучшение совместимости при ых и но дно а нно ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпО изОБРетениям и ОтнРытияПРИ ГКНТ СССР ОРСНОМУ С 8 ИДЯТЕЛЬСЧВУ АЗОВАТЕПЬ ПОСТОЯННОГО сширении динамическог пазона регулирования. Цель достигается введением инвертора 16, усилителя 18, ключа 20 и емкостного делителя23. Работа двухпроводного ключа 20синхронизирована с работой широтноимпульсного преобразователя 3 черезпоследовательно соединенные инвертор 16, дифференцирующую цепь 17 иусилитель 18 с развяэывающим трансформатором. Это позволяет включитьключ 20 при закрывании транзисторовусилителя 12 мощности, При этом резко уменьшаются высокочастотные выбросы напряжения на обмотках выходноготрансформатора 13 в паузах во времявыключенного состояния упомянутыхтранзисторов. Вместе с тем быстроеи полное демпфирование высокочастотных колебаний расширяет диапазон регулирования выходного напряжения.2 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во 50 вторичных источниках электропитания.Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения путем5уменьшения высокочастотных пульсацийи улучшение электромагнитной совместимости при одновременном расширениидиапазона регулирования. 10На фиг, 1 показана схема преобразователя постоянного напряжения; нафиг. 2 - временные диаграммы его работы.Преобразователь постоянного напряжения содержит цепь 1 обратной связи,входом подключенную к выходному выводу 2, а выходом - к входу широтноимпульсного модулятора 3, другой входкоторого соединен с выходом задающего генератора 4, а выход - с первымвходом фазорасщепителя 5, построенного например, на ключе 6 и трансформаторе 7. Второй вход фазорасщепителя 5 соединен с вторым выходом задающего генератора 4, а первый и второй выходы Фаэорасщепителя соответственно через первый 8 и второй 9 Формирователи управляющих напряжений соединены с входами 10 и 1 1 регулирующих 30транзисторов полумостового усилителя12 мощности, выходом подключенного кпервичной обмотке выходного трансФорматора 13, вторичная обмотка которого через выпрямитель 14 и Фильтр15 подключена к выходному выводу 2,Преобразователь также содержит последовательно соединенные инвертор 1 б,входом соединенный с выходом широтноимпульсного модулятора ОШИМ) 3, дифференцирующуюцепь 17, усилитель 18с развязывающим трансформатором 19,выход которого подключен к управляющему входу двухпроводного ключа 20,силовые выводы которого подключены кточке 21 соединения силовых выводовтранзисторов полумостоного усилителя мощности и к средней точке 22 емкостного делителя 23 напряжения,включенного параллельно входным выводам 24,Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.При включении стабилизированногопреобразователя постоянного напряже 55ния задающий генератор 4 генерируетпрямоугольные импульсы (Фиг. 2 а) которые поступают на вход ШИИ 3. Надругой вход ШИ 1 3 поступает сигнал рассогласования с выхода цепи 1 обратной связи, где выходное напряжение сравнивается с опорным, и разностный сигнал усиливается до необходимого значения. На своем выходе ШИМ 3 формирует прямоугольные импульсы (фиг. 26), длительность которых определяется цепью 1 обратной связи и зависит от выходного и входного напряжений и тока нагрузки. С выхода ШИИ 3 широтно-модулированная последовательность прямоугольных импульсов поступает на вход ключа б, на другой вход этого ключа поступает переменное напряжение с выхода задающего генератора 4. Ключ 6 работает таким образом, что ток через первичную обмотку трансформатора 7 протека". ет при наличии напряжений на обоих входах. Причем если полярность напряжений на обоих входах совпадает, ток через ключ ъ первичную обмотку протекает в одном направлении, если полярность противоположна - то в другом. Таким образом, на вторичных обмотках трансформатора 7 формируются импульсные напряжения прямоугольной формы, сдвинутые друг относительно друга на 180 , те. происходит расщепление фазы.С выходных обмоток трансформатора 7 импульсные управляющие напряжения через формирователи 8 и 9 управляющих напряжений поступают соответственно на управляющие входы 10 и 11 регулирующих транзисторов полумостового усилителя 12 мощности. Формирователи 8 и 9 управляющих напряжений служат для формирования управляющих напряжений, обеспечивающих переключение силовых регулирующих транзисторов и содержат ограничивающие, форсирующие и запирающие цепи.Таким образом, на управляющие входы регулирующих транзисторов полу- мостового усилителя 12 мощности поступают управляющие напряжения (Фиг.2 в и г), сдвинутые друг относительноодруга на 180 и равные по длительности соответствующим напряжениям, вырабатываемым ЫП 4 3. В результате происходит поочередное переключение регулирующих транзисторов полумостового усилителя 12 мощности, и на первичной обмотке выходного трансформатора 13 формируется переменное напряжение с паузой на время выключенного состояния (Фиг, 2 д), С вторичи меньшей, чем длительность паузы в напряжении на первичной обмотке выходного трансформатора 13, сфорю- рованное импульсное напряжения с вы-. хода усилителя-формирователя 18, имеющее вид, показанный на фиг. 2 э, поступает через развяэынающий трансформатор 19 на управляющий нход ключа 20. На чертеже показан ключ, выполненный на диодном мосте с транзистором, включенным в диагональ постоянного тока.Таким образом, на управляющий вход ключа 20 поступает импульсное напряжение, открывающее его прн закрывании силовых регулирующих транзисторов и закрывающее его несколько раньше, чем откроются регулирующие транзисторы (фиг. 2 и), При этом первичная обмотка ныходного трансформатора 13 одним концом (точка 21) оказывается подключенной через открытый ключ 20 к средней точке 22 емкостного делителя 23 напряжения, а другим - к средней точке емкостного делителя напряжения полумостового усилителя 12 мощности. Такое включение первичной обмотки при закрытых транзисторах и открытом ключе 20 аналогично включению ее между двумя источниками питания одинакового напряжения, образуемыми двумя емкостными делителями. При этом первичная обмотка выходного трансформатора 13 оказывается в момент паузы нагруженной на малое реактивное сопротивление, В результате энергия, запасенная в выходном трансформаторе 13, расходуется на переза= ряд емкостей одного и второго емкостных делителей, включенных параллельно входному источнику питания. Таким образом, при закрывании регулирующих транзисторов полумостового усилителя 12 мощности и открывании двухстороннего ключа 20 происходит полное демпфирование возникающих высокочастотных колебаний, При этом резко уменьшаются высокочастотные выбросы напряжения на первичной и вторичной обмотках выходного трансформатора 13 во время паузы, Это приводит к уменьшению высокочастотных пульсации на выходе, и к значительному уменьшению .электромагнитных наводок на выходные и другие расположенные рядом цепи, что улучшает электромагнитную совместимость стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. 3 141355ных обмоток выходного трансформатора13 переменное напряжение через выпрямитель 14 нфнльтр 15 поступает н нагрузку. Стабилизация выходного на 5пряжения при воздействии дестабилизирующих факторов осуществляется засчет поддержания открытого и закрытого состояний регулирующих транзисторов таким образом, .чтобы выходноенапряжение оставалось постоянным.Широтно-модулированная иоследонательность прямоугольных импульсов свыхода модулятора 3 поступает на ин"вертор 16 и на его выходе имеет вид, 1показанный на фиг, 2 е. Последовательно включенные инвертор 16,дифференцирующая цепь 17, усилитель 18 с раэвяэывающим трансформатором 19 необходимы для формирования на управляю Ощем входе ключа 20 напряжения, которое открывает ключ 20 в момент закрытия силовых регулирующих транзисторов усилителя 12 мощности, так каквключение ключа 20 происходит при за Бкрывании силовых регулирующих транзисторов, а выключение ключа 20 необходимо осуществить несколько раньше, чем произойдет включение регулирующего транзистора, из-за возможно- З 0го возникновения сквозных токов иобеспечения необходимого диапазонарегулирования, то в названной последовательной цепи из иннертора 16,дифференцирующей цепи 17 и усилителя18 с развязывающим трансформатором19 происходит укорачивание запирающих импульсов, поступающих с выходаШИИ 3. Укорачивание импульсов осуществляется дифференцирующей цепью 17, 4 Онапряжение на выходе которой имеетвид, показанный на фиг, 2 ж. Включенный перед дифференцирующей цепью 17инвертор 16 позволяет при этом оставить задний фронт импульсов, вырабатываемых ШИК 3 во временной привязке без изменения. Это необходимо,так как закрывание регулирующих транзисторов усилителя мощности происходит при попадании импульсов, поступающих с выхода ШИМ 3, т,е. по ихзаднему фронту, и в тот же момент необходимо открыть ключ 20. Импульсыпоступают с выхода дифференцирующейцепи 17 на вход усилителя 18, усиливаются им до необходимого значенияи там же приобретают прямоугольнуюформу с длительностью, меньшей,чем на нь 1 ходе инвертора 16, а значит5 14535Кроме того, вследствие быстрого и Полного демпфирования высокочастотных колебаний в предлагаемом стабилизироВанном преобразователе постоянного Напряжения имеется более широкий диа 5 амазон регулирования выходного напрякения. Это объясняется тем, что для нормального функционировання стабилизированного преобразователя постояного напряжения минимальная длительость закрытого состояния регулируюх транзисторов (пауза) ограничиватся временем затухания высокочастотх колебаний и перемагничиванием вы ходного трансформатора. В преобразователе минимальная длительность закрытого состояния транзисторов (пауза) ограничена временем открытого состояЙия двухпроводного ключа и может быть б значительно меньшей, так как определяется параметрами дифференцирующей влепи, а не длительностью затухающих высокочастотных колебаний,Кроме того, предлагаемый преобразо-Р 5 яатель имеет более высокий КПД, так как двухпроводный демпфирующий ключ выключается только во время закрытого 1 остояния транзисторов, а но нремя 1 ткрьггого состояния транзисторов он ЗО Отключен и не оказывает влияния на работу,Формула изобретения 35Преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный полуИостовой усилитель мощности, выходом подключенный к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичные обмотки которого через ынрямитель ифильтр подключены к ыходным клеммам,цепь обратной связи, входом подключенную к выходным выводам, а ныходомк одному входу широтно-импульсногоМодулятора, другой вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, а выход - с первым входомфазорасщепителя, второй вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, а первый и второйвыходы фазорасщепителя соответственно через первый и второй формирователи управляющих напряжений соединеныс входами регулирующих транзисторов,и дифференцирующую цепь, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения качества выходного напряжения за счет уменьшения высокочастотных пульсаций, улучшения электромагнитной совместимости при одновременном расширении динамического диапазона регулирования, в него введеныдвухпронодный ключ, емкостной делитель, усилитель с разнязынающим трансформатором, иннертор, входом подключенный к выходу широтно-импульсногомодулятора, а выходом - к входу дифференцирующей цепи, усилитель с развязывающим трансформатором, вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепи, а выход - к управляющемувходу двухпроводного ключа, силовымивыводами подключенного к точке соединения силовых выводов транзисторовполумостового усилителя мощности и ксредней точке емкостного делителя напряжения, включенного параллельновходным выводам.роиэводственно-пол аказ 7298/ ИИПИ Госу ственного комитета по и 113035, Москва, Ж,Подписноебретениям и открытиям ираутская наб., д, 4 /5