Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

( еЙЬ 151) 5 ОБРЕТЕ К АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР 1(56) Басс А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом, М., Радио и связь, 1987, с.122, рис, 7.1,Авторское свидетельство СССР К. 1363401, кл. Н 02 М 3/337, 1987.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ(57) Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника питания с повышенной надежностью и точноИзобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным преобразователям постоянного напряжения в постоянное.Известен преобразователь постоянного напряжения в постоянное, в состоящий из усилителя мощности, выполненного на двух транзисторных силовых ключах, и вь 1- ходном трансформаторе, имеющем среднюю точку, подключенную к одному из входных выводов, а ко вторичной обмотке трансформатора подключен через выпрямитель выходной емкостной фильтр. Усилитель мощности через вспомогательный трансформатор подключен к автогенераторному нестабилизированному преобразователю напряжения, питание которого осуществляется от линейного стабилизатора напряжения, Через дополнительную обмотку вспомогательного трансФорматора подключен вход широтно-импульсного мостью регулирования выходного напряжения. Сущность изобретения: устройство состоит из каскадно соединенных усилителя мощности 1, в цепь питания которого включен датчик тока 2, соединенный с компарэтором 3, выходной трансформатор 5, вторичная обмотка 6 которого зашунтирована тиристором 7, выпрямитель 8 с конденсатором 9 и датчиком напряжения 10 на выходе, соединенного выходом через компаратор 11 и формирователь импульсов 12 с управляющим входом тиристора 7. Указанное выполнение устройства позволяет за счет испог(ьзования свойств ферромагнитного магнитопровода трансформатора 5 исключить магнитный ключ, заменив его электронным, 3 ил,дулятора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя, а выход подключен ко входу управления мощности,Недостатками данного устройства являются сложность системы управления, большое время регулирования в связи с наличием канала обратной связи, который содержит несколько последовательно включенных устройств, а также невысокая точность регулирования,Наиболее близким по технической сущности является преобразователь постоянного напряжения в постоянное, состоящий из усилителя мощности, выполненного на двух силовых ключах и выходном трансформаторе с первичной обмоткой, имеющей среднюю точку, подключенную через дроссель к одному из входных выводов. а ко вторичной обмотке трансформатора подключен через выпрямитель выходной конденсаторный фильтр, Формирователь10 симметричного прямоугольного напряжения подключен к управляющим входам силовых ключей двухтактного усилителя мощности, Дополнительный управляемь 1 й ключ, который в частном случае может быть выполнен в виде магнитного переключателя, включен между средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора одним из ее крайних выходов, Магнитный переключатель выполнен в виде двухобмоточного магнитного переклюцателя. Первичная обмотка. его включена между средней точкой первичной обмотки трансформатора и одним из ее крайних выводов, а вторичная обмотка переключателя включена последовательно и встречно с дополнительной обмоткой трансформатора и соединена с выходом узла управления, вход которого подключен к выходу выходного конденсаторного фильтра, при этом узел управления выполнен в виделинейногостабилизатора напряжения (2),Недостатком преобразователя является то, что ток келлектора силового ключа ограничен лишь индуктивностью дросселя по ц ни питания, что снижает надежность. Кроме того, при закорачивании первичной обмотки трансформатора в индуктивностях последнего остается энергия, и онэ будет передаваться в нагрузку после закорацивания, цто Сникает тоцность регулирования выходного напряжения,Целью изобретения является повышение надежности и точности регулирования выходного напрякения,Поставленная цель достигается тем, что преобразователь постоянного тока напряжения в постоянное содержит входные выводы для подключения источника постоянного напряжения, усилитель мощности, один вход которого соединен с одним из входных выводов, а выход - с первичной обмоткой выходного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен вход выпрямителя, выход которого соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, а также выходной конденсатор фильтра, включенный параллельно выходу выпрямителя, и Формирователь импульсов, кроме этого, в него дополнительно введены датчик тока, включенный между другим входом усилителя мощности и другим входным выводом, датчик напряжения, включенный параллельно конденсатору фильтра, два компаратора и тиристор, включенный параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора, причем первый выход первого компаратора соединен с выходом датчика тока, его второй вход использован в качестве входа сиг 15 20 25 30 35 40 50 55 нала задания на максиМальный выходной ток усилителя мощности, а выход подключен к входу управления усилителя мощности, выход датчика напряжения подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого использован, в качестве входа сигнала задания на выходное напряжение, а выход подключен ко входу формирователя импульсов, выход которогоподключен к управляющему переходу тиристора,На фиг. 1 изобрзкена принципиальная схема преобразователя; на фиг, 2 - эквивалентная схема; на фиг, 3 - временные диаграммы.Преобразователь содеркит усилитель мощности 1 последовательно в цепь питания которого включен датчик тока 2, выход которого подключен ко входу компаратора 3, выход которого включен на входуправления усилителя мощности 1, при этом выход усилителя мощности 1 подключен к первичной обмотке 4 выходного трансформатора 5, параллельно вторицной обмотке 6 трансформатора 5 включен тиристор 7, прицем параллельно тиристору 7 включен вход выпрямителя 8, параллельно выходу которого включены выходной конденсаторный фильтр 9 и датчик напряжения 10, при этом выход датчика напрякения 10 включен на вход второго компаратора 11, выход которого соединен со входом формирования импульсов 12, выходные шины которого подключены к управляющему переходу тиристора 7,Работа преобразователя поясняется по эквивалентной схеме,Усилитель мощности 1 изображен в виде генератора прямоугольных импульсов Г, Датчик тока 2 и компаратор 3 представлены в виде порогового устройства ПУ 1, которое при превышении выходным током генератора ц значения 1 макс подает сигнал на переключение полярности напряжения генератора Г, Трансформатор 5 с обмотками 4 и б заменен своей схемой замещения, где Ь 1- индуктивность рассеивания первицной обмотки 4, и вторичной обмотки б- индуктивность намагничивания трансформатора 5, Так как индуктивность рассеивания вторичной обмотки б по сравнению с Оз 1 или 4 мала, то ею при анализе можно пренебречь, поэтому нэ схеме она не показана. Выпрямитель 8 представлен в виде сопротивления й = Яд, где Яд - сопротивление диода выпрямителя. Так как емкость конденсатора фильтра как правило достаточно велика, а сопротивление конденсатора переменному току мало, то конденсатор фильтра, заряженный до напряжения 02=Он,представлен в виде источника ЭДС, Датчикнапряжения 10, компарэтор 11 и формирователь импульсов 12 представлены в видепорогового устройства ПУ 2, которое при . 5превышении напряжением 02 заданной величины подает сигнал на отпирание тиристора Чз,На фиг. 3 представлены временные диаграммы тока в первичной обмотке 1, напряжения 01, индукции В в магнитопроводетрансформатора и ЭДС 2:на индуктивностинамагничиванияр . Указанные токи и на-.пряжения обозначены на фиг. 2,Пусть в момент времени 1=0 на выходегенератора Г установилось положительноеНаПРЯжЕНИЕ С аМПЛИтУДОй 01 макс ТОК 1 Впервичной обмотке трансформатора начнетнарастать по линейному закону со скоро.стью: . . 20С1 О 1 макс 2 .д уб 1 з 1гДе 01 макс - амплитУДа выхоДного напРЯжения генератора, В;2 - ЭдС - на вторичной обмотке трансформатора В;Ы 1 - индуктивность рассеяния первичной обмотки тр - ра Г.Пусть сердечник магнитопроводатрансформатора был перемагничен и индук- З 0ция в нем была равна индукции насыщенияВзПосле того как начнет течь ток 1 сердечник начнет перемагничивэться. При этоминдукция будет нарастать по закойу,В(1)Т,В 1где О/1 - число витков первичной обмоткитрансформатора;- сечение магнитопровода трансформатора, м 2;1 - текущее время, с.:Допустим, в момент времени 1=.11 напря-жение 02 превышает заданный уровень.При этом пороговое устройство ПУ 2 подаетимпульс на отпирание тиристора Оз, Последний откроется и зашунтирует индуктивность намагничиванияд . При этом ростиндукции в магнитопроводе прекратится,конденсатор фильтра начнет отдавэть энергию в нагрузку, напряжение 02 начнет снижаться, Скорость тока 1 возрастет и станетравНойО д/Сб 1 -31В момент времени 1=12 ток 1 достигнетЗНаЧЕНИЯ УСтаВКИ 1 макс И ПОРОГОВОЕ УСтРОйство ПУ 1 подаст сигнал на переключение полярности выходного напряжения генератора Г.При смене полярности скорость тока 1поменяет знак и ток 1 начнет Спадать, Приснижении тока 1 до нуля тиристор ОБ выключится и на индуктивностипоявитсяотрицательная ЭДС. Ток 1 поменяет знакии начнет спадать со скоростьюД 1 01+2 дб 1 Ь 1а индукция вмагнитопроводе В начнет спадать по законуВ(1) - щ+ В 1,Т,О/1=11,Тл.При достижении индукцией значения - .Вз мэгнйтопровод трансформатора насы-,щается и ЭДС 2 становится равной нулю.. При этом скорость тока 1 возрастает и ста-,нет равнойб 1 О 1 дд 1 Ы 1При достижении током 1 значения токаУСтаВКИ - 1 макс ПОРОГОВОЕ УСтРОйСтВО ПУ 1подает сигнал напереключение полярностинапряжения генератора Г. Ток 1 начнет возрастать, В момент времени 1=16 магнитопровод выходит из насыщения и наиндуктивностиц (нэ вторичной обмоткетрансформатора) появляется ЭДС 2,Затем все процессы повторяются.Формула изобретенияПреобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий входныевыводы для подключенияисточника постоянного напряжения, усилитель мощности,один вход которого соединен с одним извходных выводов, а выход - с первичнойобмоткой выходного трансформатора, к вторичной обмотке которого подключен входвыпрямителя, выход которого соединен свыходными выводами для подключения нагрузки. а также выходной конденсаторфильтра, включенный параллельно выходувыпрямителя, и формирователь импульсов,о т л и ч а ю щ и й ся тем,.что, с цельюповышения надежности,и точности регулирования выходного напряжения, дополнительно введены датчик тока, включенныймежду другим входом усилителя мощностии другим входным выводом, датчик напряжения, включенный параллельно конденсатору фильтра, два компаратора и тиристор,включенный параллельно вторичной обмотке, выходного трансформатора, причем,первый выход первого компаратора соединен с выходом датчика тока, его второй входиспользован вкачестве входа сигнала задания нэ мдксимдльныЙ ВыхОднОЙ ток усили". теля мощности, а выход подключен к входу управления усилителя мощности, выход датчика напряжения подключен ко первому входу второго компаратора, второй вход которого использован, в качестве входа сигнала задания на выходное напряжение, а выход подключен ко входу формирователя импульсов, выход которого 5 подключен к управляющему переходу тиристора.1749999 Составитель Е,БизяновТехред М,Моргентал едактор А.Зроб ректор О.Ципле агарина 10 т", г, Ужго инат "П з 2602 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изобретен113035, Москва, Ж, Раушска зводственно-издательский к Подписноеям и открытиям при ГКНТ СССРнаб 4/5