Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания нагрузок

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(ф) М Кп 3 Н 02 М 7/155 с присоединением заявки йо Госуаардтвяиный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 070382(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ ДЛЯ ПИТАНИЯ и НАГРУЗОКИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования переменного напряжения в постоянное.Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, где основным узлом преобразования является однотактный выпрямитель, а нагрузка подключена параллельно к выходному выводу выпрямителя (1).По однофазной схеме в однотаитном выпрямителе протекает импульс тока в течение одной половины периода,. в двухфазной - в течение первой половины периода через один диод, а в течение второй половины периода че. рез другой диод. Однофазный выпрямитель нагружает полупериоды переменного напряжения на обмотках трансформатора несимметрично и искажает форму тока через обмотки трансфор матора. Таким образом, сильно падает коэффициент использования трансформатора и увеличиваются .габариты, вес , и Стоимость трансформатора. Поэтому применение однотактных однофазных выпрямителей в более мощных устройствах .Обычно затруднено. Предпочтительнее применять двухфазные выпрямители,поскольку .трансформатор нагружен симметрично, т.е. во время обоих полу- периодов через диоды протекают равномерные токи.и имеется улучшенная форма кривой токов в первичных и вторичных обмотках трансформатора, высокий коэффициент использования трансформатора и большое значение коэффициента мощности. Ток протекает через диод в те моменты времени,.когда он включен,в проводящем направлении под воздействием приложенного к нему прямого напряжения. Исходя из этого двухфазную схему выпрямителя можно рассматривать как сочетание двух однофазных, у которых питающие напряжения сдвинуты по Фазе на 180 о друг относительно друга и работают на общую нагрузку. Оба полупериода нагружаются равномерно, и учитывая, что диоды одинаковые, вели чины импульсного тока через диодывыпрямителей равны. За период протекает через каждый диод один им пульс тока. Следовательно, если заменить общую нагрузку двумя отдельно подключенными на эти однофазные выпрямители нагрузки или нагрузить один источник питания (обмотка трансЗ 0 форматора) двумя параллельно подключенныьи нагрузками через два противофазно подключенные диоды, то при равенстве нагрузок, т.е. при равенстве нагрузочных токов, эти два однофаэных выпрямителя в сумме работают на трансформатор как один двух фазный выпрямитель.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания и . 10 нагрузок, содержащий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, и коммутируюцих элементов, и диодноемкостных цепочек, каждая иэ которых общей точкой через отдельный 15 коммутирующий элемент. подключена ксоответствующему выходному выводу(21.Недостатком этого преобразователя являются значительные потери мощии на диод выпрямит протекания по ним суммы токов всех и нагрузок, что приводит к снижению коэффициента: полезного действия (КПД), особенно при малых выходных напряжениях, и усложнению устройства. 25Цель изобретения -повышение КПД и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное для питания и нагрузок, содержащем трансформатор с первичной и вторичной обмотками, и коммутирующих элементов, и диодно-емкостных цепочек, каждая из которых общей точкой через отдельный коммутирующий элемент подключена к 35 соответствующему выходному выводу, каждая из диодно-емкостных цепочек параллельно подключена к выходным выводам вторичной обмотки трансформатора, причем сумма нагрузочных то ков первыхнагрузок равна сумме нагрузочных токов остальных (и-х) нагрузок.Кроме того, к выводу вторичной обмотки трансформатора каждый из диодов первых Е диодно-емкостных цепочек подключен одной полярностью, а каждый из диодов (и) диодноемкостных цепочек - противоположной полярностью.50В данном преобразователе предусмотрено также выполнение вторичной обмотки в виде двух последовательно соециненных секций, причем каждый из диодов первых ) диодно-емкостных 55 цепочек подключен к началу одной секции, а каждый из диодов (и-К)диодно-емкостных цепочек подключен той же полярностью к Концу другой секции вторичной обмотки. 60На Фиг. 1 и 2 представлены схемы преобразователя переменного напряжения в постоянное для питания п нагрузок; на Фиг. 3 и 4 - схем конденсаторного накопителя. Переменное напряжение со вторичной обмотки трансформатора 1 выпрямляется и разделительными диодами 2, сглаживается конденсаторными накопи-, телями 3 в виде конденсатора и подается через и коммутирующих элементов 4 на и нагрузок 5, вторые выводы которых подключены к обцей шине 6, , при равенстве сумм нагрузочных токов первых к нагрузок 5 и нагрузочных токов остальных (и-к) нагрузок 5, причем первые х диоды 2 выводом одной полярности, а остальные (и-Е) диоды 2 выводом другой полярности ,подключены к выводу вторичной обмотки трансформатора 1.Вторичная обмотка трансформатора 1 может быть в двух секциях (фиг.2), причем первые Е диоды 2 выводом одной полярности подключены к началу одной секции, а остальные (и-К) диоды 2 выводом этой же полярности Ф подключены к концу другой секции вторичной обмотки трансформатора 1. В случае отключения на каком-либо из первых х выходов одной или нескольких нагрузок 5 одновременно, отключается на каком-либо остальном из (и-):) выходов одна или несколько нагрузок 5, чтобы соблюдалось равенство сумм нагрузочных токов в первой и второй группе нагрузок 5. Напряжение на конденсаторах накопителей 3 отключенных выходов возрастает почти до амплитудного значения, однако от вторичной обмотки трансформатора 1 эти напряжения отделены диодами 2. Таким образом, эти напряжения не могут повлиять на напряжение вторичной обмотки трансформатора 1, а следовательно, на другие входы преобразователя. Для повышения фильтруюцих свойств конденсаторного накопителя 3 после-, довательно конденсатору 7 накопителя 3 подключен либо резистор 8 (Фиг. 3), либо индуктивность 9 (фиг, 4) . Условия преобразования предусматривают, что характер нагрузочных токов известен и суцествует возможность их сгруппировать по нагрузочным токам. Если число и довольно болвшое, такое группирование всегда возможно., Практическим примером группирования нагрузок является электрическая схема, состоящая из и логических микросхем. Изменением логического состояния микросхем изменяются и режимы элементов электрической схемы, и, следовательно, потребляемая ими моцность, которая отражается в нагрузочных токах, определена изменениями уровней. Кроме того, при скачкообразных переходах от одного логического состояния в другие могут дополнительно появиться импульсы тока значительной амплитуды,формула изобретения1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания и нагрузок, содержащий трансформатор с первичной и вторичной обмотка 35 в том числе н малой длительности, которые оказывают влияние на другие микросхемы, вызывая, например, через . цепь питания изменения их состояния. Иногда используются для устранения подобных взаимных влияний дополнительные схемные средства, например применение й отдельных узлов питания.Каждаялогическая микросхема имеет определенное количество логических состояний, следовательно, и определенное количество уровней нагрузочных токов. Анализ показывает, что в .большинстве случаев известна и временная последовательность уровней нагрузочных токов. После чакого анализа можно сравнивать характер нагрузочных токов каждой микросхемы и, следовательно, группировать их на две группы так, чтобы суммы нагрузочных токов первой и второй групп были равны. Требования . точности 20 суммарных токов не жесткие, Практически достаточна точность 10, прикоторой КПД преобразователя еще не ,падает и изменения формы кривой на,пряжения в обмотках трансформатора р 5 незначительныПрименение в преобразователе в ,качестве выпрямительных диодов разделительных диодов позволяет сущест-венно повысить КПД преобразователя и упростить его. ми, и коммутирующих элементов, идиодно-емкостных цепочек, каждая иэкоторых общей точкой через отдельный коммутирующий элемент подключена к соответствующему выходному выводу, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД и упрощения, каждая из диодно-емкостныхцепочек параллельно подключена квыходным выводам вторичной обмоткитрансформатора, причем сумма нагрузочных токов первых 1 нагрузок равна сумме нагрузочных токов остальных (и-)с) нагрузок.2. Преобразователь по п. 1, о тЯл и ч а ю щ и й с я тем, что к выводу вторичной обмотки трансформатора каждый из диодов первых Е диодноемкостных цепочек подключен однойполярностью, а каждый из диодов (и-к)диодно-емкостных цепочек - противоположной полярностью3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что вторичная обмотка фгрансформатора выполнена в виде двух последовательно соединенных секций, причем каждый издиодов первых К диодно-емкостных цепочек подключен к началу одной секции, а каядый иэ диодов (и-Е) диодноемкостных цепочек подключен,той жеполярностью к концу другой секциивторичной обмотки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,1. Рогинский В.В. Расчет устройствэлектропитания аппаратуры электросвязи. М., фСвязь 1972, с.,43-51,96-95, рис. 2.1, табл. 2.1.2. Авторское свидетельство СССРР 633123, кл К 02 М 7/06, 1975.