Регулируемый преобразователь постоянного напряжения

"," (1 Щ,с И." Д ПИСА Е ИЗОБ ТЕН К АВТОРСН ВИДЕТЕЛЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Я, содержащий ненные транзисильтр, вход кото атным основным вободного эл нен с одним ильтр включе м, оди бщим с другимстор, включенныйотносительно исз которых является входным выводом, т в прямом направлен уп- к акже систему очника питания подключенн ранзистора ю щ и й с я ения надежи вления, выходамипям управленияра, о т л и ч а и ти пу то, с целью повыш ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬРПФ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революци (53) 621.314, 1(088.8)(56) 1. Мелешин В.И. и др, Особенности проектирования стабилизированных преобразователей напряжения на высоковольтных транзисторах. ЭТВА. Под ред. Ю.И.Конева. М., "Радио и связь", 1981, вып.12, с.30-31.2. Ромаш Э,М, Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М., "Радио и связь", 1981, с. 127, рис.7-10, с.307, рис.7-20.3. Авторское свидетельство СССР Ф 675554, кл. Н 02 М 3/ 155, 1979.4. Авторское свидетельство СССР У 932582, кл. Н 02 М 3/ 135, 1982. 54) (57) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИ оследовательно соед ор и сглаживающий ф ого зашунтирован об иодом, причем вывод рода транзистора со з входных выводов,параллельно выходным выв тем принудительного выключения тиристора при перегрузке по току в аварийных режимах, введены конденсатор,дополнительный диод и резистор,причем конденсатор и тиристор, дополнительный диод и резистор образуют соответственно две последовательные цепи,,первая из которых включена параллельно транзистору, а вторая образуетвстречно-параллельное соединение стиристором.1 1089Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть иснользовано в различного рода системах электроснабжения для преобразова -ния напряжения первичного источникаэлектроснабжения в постоянное регулируемое (либо стабилизированное)напряжение требуемого уровня,Известны регулируемые преобразователи постоянного напряжения, содержащие регулирующий транзистор,сглаживающий фильтр, обратный диод,а также блок управленияь 1 ),(.2и 1.3 ),В регулируемых преобразователяхпостоянного напряжения (,1 1 и 23 дляснижения динамических потерь, возникающих при включении регулирующеготранзистора, последовательно с нимвключен вспомогательный дроссель,шунтированный диодом и гасящим резистором.Недостатком известных регуляторовявляется пониженный К 1 Щ за счет дополнительного падения напряжения на вспомогательном дросселе и потерь мощности в гасящем резисторе,В регулируемом преобразователе постоянного напряжения ( 3 1 вспомогательный дроссель, шунтированный диодом и гасящим резистором, включенЗОв цепь обратного диода,Недостатком указанной схемы является также пониженный КПД за счет дополнительных потерь мощности в гасящем резисторе.В регулируемом преобразователе по- Зстоянного напряжения2для уменьшения коммутационных токов в силовойсхеме последовательно с регулирующимтранзистором используется включениедвухобмоточного дросселя, одна из об-чомоток которого через диод подключенак источнику входного напряжения.Недостатком известных регуляторовпостоянного напряжения является возникновение перенапряжений на вспомогательном дросселе и элементах схемыв переходных режимах, что приводитк увеличению рассеиваемых мощностейна элементах гасящей цепи, на регулирующем транзисторе, в цепи обратного 50диода, к тепловому перегреву схемы и,как следствие, к снижению надежности функционирования регуляторов.Кроме того, динамические потери,возникающие при включении регулирующФ 5го транзистора и вызванные током короткого замыкания через проводящийв это же время обратный диод, устраиены не полностью, а лищь незначитель - но уменьшены. В этом случае ток кор эткого замыкания ограничен величинами индуктивного и активного сопротивлений вспомогательного дросселя, которые выбираются с учетом энергетики схемы и не могут быть достаточно большими.Наиболее близким к предлагаемому является регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные транзистор и сглаживающий фильтр, вход которого зашунтирован обратным диодом, причем вывод свободного электрода транзистора соединен с одним из входных выводов а фильтр включен параллельно выхоцным выводам, один из кото - рых является общим с другим вхоцным выводом, например, включенный в пряюмам направлении относительно ксточника питания, а также систему управления, выходами подключенную к цепям управления транзистора и тиристора г 41,Недостатком указанного регулируемого преобразователя постоянного напряжения является пониженная надежность функционирования из-за невозможности запирания тиристора при перел рузках по току в аварийньгл режимах.При перегрузках по току и аварийногоснятия отпирающих импульсов с регулирующего транзистора тиристор остается открытым, так как в первом случае энергия,накопленная в дополнительной обмоткедросселя, не позволяет уменьшитьсяего току и соответственно току тиридтора ниже тока удержания и последнийостанется открытым, а во Втором случае тиристор также будет открытым,.ак как не откроется регулирующийтранзистор, что гриведет либо к повы.шению напряжения на нагрузке до напряжения источника питания, либо квыходу из строя тиристора,Цель изобретения - повышение надежности функционирования регулируемого преобразователя постоянного напряжения путе принудительного выключателя тиристора при перегрузках потэку в аварийных режимах,Поставленная цель достигается тем,чго в регулируемый преобразовательпэстоянного напряжения, содержащийпэследовательно соединенные регулирующий транзистор и сглаживающий фильтр,вход которого зашунтирован обратнымосновным диодом, причем вывод свобод3 1089ного электрода транзистора соединен содним иэ входных выводов, а фильтрвключен параллельно выходным выводам,один иэ которых являетсяобщим с другим входным выводом, тиристор, включенный в прямом направлении относительно источника питания, а также систему управления, выходами подключенную к цепям управления транзистора итиристора, введены конденсатор, допол 1 Онительный диод и резистор, причем конденсатор и тиристор, дополнительныйдиод и резистор образуют соответственно две последовательные цепи, первая из которых включена параллельнотранзистору, а вторая образуетвстречно-параллельное соединение стиристором,На фиг. 1 показана структурнаясхема регулируемого преобразователя постоянного напряжения; на фиг.220временные диаграммы, поясняющиепринцип работы преобразователя, нафиг.З - один из возможных вариантоввыполнения структурной схемы системы25управления с конкретной реализациейее отдельных узлов.Регулируемый преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержитпоследовательно соединенные регулиру-ф 30ющий транзистор 1 и сглаживающийфильтр 2, вход которого зашунтирован, обратным диодом 3, а выходы 4 и 5образуют выход регулируемого преобразователя постоянного напряжения,Параллельно регулирующему транзистору З 51 установлены последовательно соединенные между собой тиристор 6 и конденсатор 7, причем тиристор включенсв прямом направлении относительно,входного напряжения. Встречно-параллельно тиристору 6 подключены последовательно соединенные между собойдиод 8 и резистор 9. Регулируемыйпреобразователь постоянного напряжения содержит также систему 1.0 управления, выходами подключенную к цепямуправления регулирующего транзистора1 и тиристора 6,Преобразователь работает следующимобразом. 50При работе в режиме непрерывноготока дросселя фильтра 2 обеспечивается такая очередность работы силовыхключей, при которой вначале открывается тиристор 6 на время, достаточное 55для восстановления запирающих свойствобратного диода 3, принимая в сваюанодную цепь ток нагрузки и ток корот 730 4кого замыкания обратного диода 3, выключающегося на этом этапе. При этом током тиристора 6 заряжается конденсатор 7, Величина конденсатора 7 выбирается из условия его заряда до напряжения 25 В на интервале коммутации обратного диода 3 и определяется величиной тока нагрузки и временем восстановления запирающих свойств обратного диода З.После выключения обратного диода 3 включается регулирующий транзистор 1 и принимает на себя ток нагрузки и разрядный ток конденсатора 7. При этом ток разряда конденсатора 7 протекает вначале через регулирующий транзистор 1 и тиристор 6, обеспечивая его форсированное запирание, а после восстановления тиристором 6 запирающих свойств в обратном направлении - через регулирующий транзистор, 1, диод 8 и резистор 9, который ограничивает величину тока разряда.Процесс включения регулирующего транзистора 1 происходит в облегченном режиме благодаря малому напряжения на нем в момент включения, которое равно сумме напряжений на открытом тиристоре 6 и конденсаторе 7.В аварийных режимах (короткое замыкание в нагрузке, выход из строя обратного диода 3, случайное снятие импульсов управления на регулирующем транзисторе 1, когда регулирующий транзистор 1 не обеспечивает выключения тиристора 6) происходит заряд конденсатора 7 до напряжения источника питания и тиристор выключается, После устранения аварийной ситуации и повторном включении регулируемого преобразователя постоянного напряжения конденсатор 7 разряжается 4 ерез диод 8, регулирующий транзистор 1 и ограничивающий резистор 9, обеспечивая нормальное функционирование преобразователя. Система 10 управления регулируемо го преобразователя постоянного напряжения (фиг.2) обеспечивает формирование на выходе двух последовательносфтей управляющих импульсов: последовательности управляющих импульсов 11 неизменной длительности, поступающих в цепь управления тиристором 6; посоледовательности управляющих импульсов 12 с изменяемой скважностью, поступающих в цепь управления регулирующего транзистора 1.1 О 8978 ОВ момент 10 открывается тиристор 6 и принимает в свою цепь импульс 13 тока, представляющий собой сумму тока нагрузки и тока короткого замыкания обратного диода 3, При этом током тиристора 6 заряжается конденсатор(диаграмма 4). В момент С включается регулирующий транзистор 1, при.ч нимая на себя ток нагрузки и разрядный ток конденсатора (диаграмма 15), 10 а тиристор 6 выключается за счет ответвления его анодного тока через регулирующий транзистор 1 (1 на диаграмме 13) и протекания через него в обратном направлении разрядного тока 15 конденсаторе 7 (интервал 1- на диаграмме 13), способствующего ускоренному запиранию тиристора 6. После уменьшения обратного тока тиристора 6 до нуля конденсатор 7 продолжает раз ряжаться через диод 8, резистор 9 и регулирующий транзистор 1 (диаграмма 16)На фиг.3 представлен возможный схемотехнический вариант выполнения 25 системы 10 управления, реализующий вышеприведенный алгоритм функционирования предлагаемого преобразователя. Она состоит из задающего генератора 17, широтно-импульсного модулятора з 0 18, схемы 19 совпадения и двух усилителей 20 и 21 мощности. Широтно- импульсный модулятор 18 содержит последовательно соединенные генератор 22 пилообразного напряжения и схему35 23 сравнения. Схема 19 совпадения выполнена в виде последовательно соединенных элементов 2 И-НЕ 24 и 25. Один из входов элемента 24 через инвертор на элементе И-НЕ 26 соединен с выходом задающего генератора 17, а второй вход соединен с выходом широтно-импульсного модулятора 18. Схемотехническая реализация задающих генераторов, усилителей мощности, ге . нераторов пилообразного напряжения и схем сравнения широко известна из литературы, поэтому подробно останавливаться на них не будем,Задающий генератор 17 формирует последовательность импульсов 11 (фиг.2), которые через усилитель 21 поступают на управляющий электрод тиристора 6, Последовательность импульсов 11 поступают также на вход генератора пилообразного напряжения 22 широтно-импульсного модулятора 18, на выходе которого вырабатывается линейно изменяющееся напряжение 27, В результате сравнения этого напряжения с управляющим напряжением 28, которое (в режиме стабилизации) является результатом измерения выходного напряжения йреобразователя относительно эталонного напряжения, на вьгсоде схемы 23 сравнения формируется игпульсное напряжение 29, скважность которого зависит от величины управляющего напряжения 28, Импульсное напряжение 29 поступает на один вход схемы 19 совпадения, на второй вход которой подается последовательность импульсов 11. На выходе схемы 19 совпадения формируется последователь" ность импульсов 12, которая через усилитель 20 поступает в управляющую цепь регулирующего транзистора 1. Использование предлагаемого преобразователя по сравненню с прототипом позволяет повысить надежность функционирования преобразователя благодаря принудительному выключению тиристора в аварийных режимах, уменьшить время выключения тиристора более чем в 2 раза,расширить диапазон регулирования, а также увеличить частотный диапазон преобразования напряжения,1089730 каз 2950/53 Тираж б 67 ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Ж Подписноиного комитета СССР тенин и сткрытии5, Раушская наб , д,4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,Составитель Л.устинкина Редактор М.Ткач Техред Т.Фанта Корректор Ю.Мак