Преобразователь с импульсным выходным напряжением

(5 ц 4, Н 02 М 3 335 иып я ени од выка тс целью обеспеч выходного напря трансформатор с ия нул ния, з вого уровнрядный абже полнительно ьим выпрями выходнои обмо телем, выход и тре орого подключ ору,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЪТИЙ(46) 30,10.85, БюлМц 40 (71) Минский радиотехнический институт(56) Патент Японии У 55-3893, кл. Н 02 М 3/335, 1980.Авторское свидетельство СССР У 838950, кл. Н 02 М 3/335, 1979. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ИМПУЛЬСНЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, содержащий управляемый инвертор, зарядный и опорный выходные трансформаторы, вторичные обмотки которых подключены соответственно к зарядно му и опорному выходным выпрямителям причем выходы последних включены ЯО 1188 4 последовательно-согласно и защу рованы опорным конденсатором, а потенциальный выход зарядного в мителя образует выходной вывод, отличающийся тем, ч с целью увеличения быстродейств путем пецезаряда емкости нагруз с одного уровня выходного напряж на другой первичные обмотки вых ных трансформаторов соединены с ходом инвертора через введенные управляемые ключи переменного т2, Преобразователь по п. 1, о л и ч а ю щ и й с я тем, что,араллельно опорному к1. 11888Изобретение относится к преобразовательной технике и может бытьиспользовано в источниках вторичногоэлектропитания с импульсным выходнымнапряжением, обеспечивающими переключение уровней выходного напряжения,Цель изобретения - увеличениебыстродействия пе 1 езаряда емкостинагрузки при переключении уровней 1 Овыходного напряжения.На фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - структурная схема управляемых ключей параллельного тока; нафиг. 3 - диаграммы, поясняющиепринцип работы.Преобразователь (фиг. 1) содержит управляемый инвертор 1, выходкоторого соединен с входом последоЧательного резонансного ЕС-контура 2; выходом соединенного с входом 3 узла управляемых ключей 4,выход 5 которого соединен с первичнойобмоткой зарядного трансформатора 6. 25Вторичная обмотка 7 последнего соединена с входом зарядного выпрямителя 8,потенциальный выход которого образуетвыходной вывод устройства, подключенный к емкости нагрузки 9, Дополнительноная обмотка 10 трансформатора 6 соединены с входом третьего выпрямителя 11,при этом выход 12 узла 4 соединенс первичной обмоткой опорного транс,Форматора 13, вторичная обмотка которого соединена с входом опорного выпрямителя 14, который соединен последовательно-согласно с зарядным выпрямителем 8. Выход последовательнойцепочКи зашунтирован опорным конденсатором 15 и диодом 16. Выход третье 40го выпрямителя 11 подключен параллельно опорному конденсатору 15. ВыходЬС-контура 2 подключен к первичнымобмоткам трансформаторов 6 и 13 черезуправляемые ключи 4 переменного тока,45схема которых показана на Фиг. 2. УПравляемый. ключ состоит из Формирователя 17 коммутирующих импульсов, вход 18 которого соединен с входом 50 управления управляемого ключа, а выход 19 соединен с входом 20 ключа 21 переменного тока, а выход 22 соединен с входом 23 ключа 24 переменного тока, вход 25 которого соединен с вхо дом 26 ключа 21 переменного тока .и входом 3 управляемого ключа 4, причем выход 27 ключа 21 переменного 34 2тока соединен с выходом 5 управляемого ключа 4, а выход 28 ключа 24 переменного тока соединен с выходом 12управляемого ключа 4.Формирователь 17 коммутирующихимпульсов состоит из 0-триггера 29,0-вход которого соединен с его инверсным выходом и одним из входов элемента И 30, а прямой выход соединен с тактирующим входом второго Р-триггера 31 и одним из входов второгоэлемента И 32, второй вход которогосоединен с вторым входом элемента И 30 и прямым выходом 0-триггера 31, 0-вход которого соединен с положительным полюсом источника питания, причем тактирующий вход Р-триггера 29 соединен с входом 18 формирователя 17, выход элемента И 29 соединен с выходом 22, а выход элемента И 32 соединен с выходом 19 формирователя 17 коммутирующих импульсов.Ключи 31 и 24 переменного тока обеспечивают коммутацию выходных цепей последовательного резонансного ЕС-контура 2 с входами трансформаторов 6 и 13 соответственно и собраныпо известнои схеме,Устройство работает следующимобразом,С выхода управляемого преобразователя 1 напряжения, двуполярные,широтно-модулированные прямоугольныеимпульсы, поступают на вход последователвного резонансного 1.С-контура 2,который выделяет первую гармоникутока. С выхода последовательного резонансного ЬС-контура 2 переменноеонапряжение, близкое по Форме к синусоидальному, поступает на вход 3 узла 4.В исходном состоянии при отсутствии импульсов управления. на управляющем входе узла 4, 0-триггеры 29 и 31формирователя 17 коммутирующих импульсов находятся в состоянии, когда нанеинверсных выходах присутствуют сигналы логического О, а на инверсныхвыходах - сигналы логической 1. Этообеспечивается предварительной установкой по входам К и Б, Поэтому элементы И 30 и 32 закрыты и на их выходах - сигнал логического О. Ключи 2 1 и 24 переменного тока такжезакрыты, и на их выходах отсутствуетпеременное напряжение, подаваемоена вход 3 узла 4 управления.По приходу импульса управления3 11888и 31 изменяют свои состояния, т.е.на неинверсных выходах присутствуютсигналы логической 1, а на инверсных - логического О. Элемент И 30при этом не изменяет своего состояния (фиг. Зв, момент с ), так как.на одном иэ его входов - сигнал логического О, а элемент И 32 переключа- .ется и на выходе его - сигнал логической 1 (фиг. Зб, момент). Этот 1 Осигнал присутствует на входе 20ключа 21 переменного тока и открываетего. При этом переменное напряжение,подаваемое на вход 26 ключа 21 переменного тока, присутствует на еговыходе 27 и на выходе 5 узла 4, Переменное напряжение с выхода 5 узла 4поступает на вход зарядного трансформатора 6. Напряжение, снимаемоес вторичной обмотки 7, выпрямляется 20зарядным выпрямителем 8, и емкостьнагрузки 9 заряжается до требуемогона выходе устройства напряжения(фиг. Зг). Напряжение, снимаемоес дополнительной обмотки 10, выпрямляется третьим выпрямителем 11, иопорный конденсатор 15 также заряжается до требуемого напряжения.Напряжение на обмотке 10 должно бытьвыше, чем на обмотке 7. Поэтому напряжение У. на конденсаторе 1530будет выше, чем напряжение Б наемкости нагрузки 9. Величину напряжения превышения можно определить извыражения(1)где П - напряжение необходимое длязапирания одного диодавыпрямителя 14.Емкость опорного конденсатора 15выбирается в 200-300 раз больше,чем емкость нагрузки 9, что позволяет получить минимальное напряжениепри его доэаряде,По приходу следующего импульсауправления (фиг. За, момент)0-триггер 29 изменяет свое состояние, т.е. на неинверсном выходе -сигнал логического О, а на инверсном - логической 1. Состояние П-триггера 31 не изменяется, оно не изменяется и далее. Теперь элемент И 30(2) Заряд, переданный на емкости 9, можно записать какс=Сз У . (3) А заряд, полученный конденсатором 15, можно записать какСб (4) Так как с 1 =а , то величину повыше 11 фния напряжения на конденсаторе 15 можно определить из выраженияаГ = БС1 Г С- .(5) Так как емкость конденсатора 15 много больше емкости конденсатора 9, то величина ЬУ будет невелика. По приходу следующего импульса управления (фиг. За, момент с ) цикл работы по 1вторяется. открыт и на его выходе находитсясигнал логической 1 (фиг. Зв, момент Т), а элемент И 32 заперт и наего выходе ; сигнал логического 0(фиг. Зб, момент Т 2). Поэтому ключ 21переменного тока закрыт, а ключ 24переменного тока открыт и на выходе 12 .узла 4 присутствует переменноенапряжение, которое поступает навход опорного трансформатора 13,Снимаемое с его выхода напряжениевыпрямляется опорным выпрямителем 14.Суммарное напряжение на емкости на-.грузки 9 и выходе выпрямителя 14 превышает напряжение на опорном конденсаторе 15. При этом выпрямитель 14открывается, и начинает протекатьток перезаряда по цепи: нагрузка 9,опорный выпрямитель 14, опорныйконденсатор 15, т.е. емкость нагрузки 9 начинает разряжаться, а опорныйконденсатор 15 дозаряжаться. Напряжение на выходе опорного выпрямителя 15 должно быть таким же, как инапряжение на выходе выпрямителя 9,чтобы разряд емкости нагрузки 9 былпрактически полным, т.е. У 1 -Цс 12где Б - напряжение на выходе выпрямителя 14, Разряд емкости нагрузки 7происходит стабильным током, и времяразряда можно определить из выражения1188834 СЧ Я см Я Составитель И.Никитинедактор 1 О.Середа Техред Т,Пубинчак Коррект ирня аказ 6 4/ на лиалППП Патент, г.ужгород, ул.Проектна 752/56 ВНИИПИ Го по дел 13035, Москираж 645 дарственного ко изобретений и Ж, Раушскя