Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

. М,: Энер АЗОВАлектроооб упро браз тавлен- исклюы,Ю о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский институтционного приборостроения(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится книке и может быть использовастемах электропитания для првання и стабилизации постоянпряжения. Цель изобретения -ние и обеспечение защиты превателя по току,нагрузки. Посная цель достигается эа счет чения силового переключающего коммутатора и использования входных зажимов одной иэ преобразовательных ячеек в качестве датчика тока. Для этого в стабилизированном преобразователе постоянного напряжения, содержащем одну регулируемую ячейку 2 и несколько нерегулируемых преобразовательных ячеек 1, задающий генератор 4, выход которого подключен к управляющим входам нерегулируемых преобразовательных ячеек и входу синхронизации блока (ШИМ) широтно- импульсных модуляторов 3, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя, а выход к управ- а ляющему входу регулируемой преобразовательной ячейки 2, и пороговый элемент 5, преобразовательные ячейки включены последовательно по вхо- Се ду и параллельно по выходу, вход порогового элемента подключен к вхду одной из нерегулируемых преобрдзовательных ячеек, а его выход -к входу задающего генератора 4. Такое включение преобразовательныхячеек обеспечивает стабилизацию 1450050 выходного напряжения путем изменения относительного угла управления на входе только одной регулируемой преобразовательной ячейки 1. 6 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к преобразователям на ключевых элементах,и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры,Цель изобретения - упрощение иобеспечение защиты преобразователяпо току нагрузки.На фиг. 1 представлена структурнаясхема изобретения; на фиг, 2-6 графики, поясняющие его работу.На графиках приняты следующиеобозначения:Е - напряжение источника питания;О, - опорное напряжение;Кн - сопротивление нагрузки;0 в , - напряжение на входе-й не 1регулируемой ячейки;0 - напряжение на входе регулируемой ячейки;Птр, юБтр - напряжения на выходе проме-жуточного трансформатора соответственно нерегулируемойи регулируемой ячеек;- относительный угол управления;К - коэффициент регулированиявыходного напряжения преобразователя;П - напряжение на выходе устройства;Рц - мощность нагрузки;Р - мощность, передаваемая в на"грузку -й нерегулируемойячейкой;Р - мощность, передаваемая в нагрузку регулируемой ячейкой;и - число нерегулируемых преобразовательных ячеек.Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит ряд нерегулируемых преобразовательных ячеек 1.1, 1,2, , 1.п,входящих в блок. нерегулируемых преобразовательных ячеек 1, регулируемую преобразовательную ячейку 2,блок широтно-импульсной модуляции 5 (ШИМ) 3, задающий генератор 4 и пороговый элемент 5, Все преобразовательные ячейки 1.1, 1.2. , 1.п,2 включены последовательно по входуи параллельно по выходу, выход за О дающего генератора 4 подключен к управляющим входам нерегулируемых преобразовательных ячеек 1.1, 1,2,1.п и входу синхронизации блока ШИМ 3,управляющий вход которого подключенк выходу преобразователя, а выходк управляющему входу регулируемойпреобразовательной ячейки 2, одинвход порогового элемента 5 подключен к входу нерегулируемой преобра зовательной ячечки 1, а его выход -к входу задающего генератора 4, навторой вход порогового элемента 5, подается опорное напряжение П, .Нерегулируемые преобразовательные 25 ячейки 1.1, 1.2, , 1.п могут бытьвыполнены по любой известной схемес промежуточным трансформатором(мостовой, полумостовой, со среднейточкой) и с конденсатором на входе. ЗО Конденсатор может быть общим для всехнерегулируемых ячеек, Регулируемаяпреобразовательная ячейка 2 такжеможет быть выполнена по любой известной схеме, например, по мостовой схе ме с конденсатором на входе и с дросселем на выходе, Конденсатор выходного фильтра может быть общим для всехпреобра.зовательных ячеек. Промежуточные трансформаторы всех преобразова 4 п тельных ячеек имеют одинаковый коэффициент трансформации.Устройство работает следующим образом. После включения питания закуска 45 ется задающий генератор 4, управляю(2) ределить руемой 21.п (Ктр, - К щий нерегулируемыми преобразовательными ячейками 1.1, 1.2, , 1.п ичерез блок ШК 1 3 - регулируемой преобразовательной ячейкой 2. На выходепреобразовательных ячеек 1.1, 1.2,1.пк 2 появ."яется напряжение,причем на выходе регулируемой ячейки 2 это напряжение определяется длительностью управляющего импульса,поступающего от блока ШИИ 3. Стабилизация выходного напряжения регулируемой преобразовательной ячейки 2осуществляется путем изменения относительного угла управления блокаШИН 3 по цепи обратной связи, таккак преобразовательные ячейки включены на общую нагрузку, а по входуячеек течет общий ток, то напряжениена входе преобразовательных ячеек20определяется токами, отдаваемымиэтими ячейками в нагрузку,Для нерегулируемой преобразовательной ячейки где К х - коэффициент трансформации промежуточного трансФорматора х-й нерегулируемой ячейки.30Для регулируемой преобразовательной ячейки ЗБ где К р - коэфФициент трансформациипромежуточного трансформатора регулируемой ячейки.Используя (1) и (2) и учитывая,40 что0+ Н= К, можно оп 8 Х,; 8 Х 2 напряжения на входе регулии нерегулируемой 1.1, 1.2, преобразовательных ячейках 45 трд ) 08 =Е1У = Е (3)508 х ь 1 + фРаботу устройства иллюстрируют осциллограммы напряжений на выхо.,е промежуточного трансформатора регулируемой Нари нерегулируемой астр, 55 ячеек (фиг. 2), Так увеличение относительного угла управления У приводит к уменьшению амплитуды на выходе промежуточного трансформатора регулируемой ячейки и увеличениюамплитуды имгульса на выходе промежуточного трансформатора нерегулируемой ячейки, Таким образом, предлагаемое устройство работает по входу как регулируемый делитель напряжения. Изменение напряжения на входерегулируемой д ь и - нерегулируемой Б з, ячеек в зависимости от относительного угла управления представлено на графике фиг. 3 для различного числа ячеек, входящих в блокнерегулируемых преобразовательныхячеек 1. С 11 лошной линией изображеназависимость У ьх= Г(д), а пунктирной Б 8 = Г(/). Используя (1) или(2) и (3), можно определить выходноенапряжение 0 =ЕК=Е К -- , (4)сРн 8о Р 1 + Д Выходное напряжение Б, определяется длительностью управляющих импульсов на выходе блока ШИИ 3, т.е. обратная связь по напряжению, заведенная через блок ШИИ 3 только на одну преобразовательную ячейку, обеспечивает стабилизацию выходного напряжения всего предлагаемого устройства, Регулировочная характеристика преобразователя представлена на граФике фиг. 4. Деление входного напряжения зависит от относительного угла управления Р , а в стабилизированном преобразователе - в конечном итоге отизменения .входного напряжения и токанагрузки. При постоянном токе нагрузки изменение входного напряжения вустройстве приводит к изменению напряжения на входе регулируемой преобразовательной ячейки 2 и к изменениюотносительного угла управления У,таким образом, чтобы напряжение навыходе регулируемой преобразовательной ячейки 2 осталось прежним. Напряжение на входе нерегулируемой преобразовательной ячейки 1.1 при этомне изменяется (У= 0 . К -а 7 =вктр= сопят., где дЧ - падение напряженияна внутреннем сопротивлении ячейки),При постоянном входном напряженииизменение тока нагрузки приведет кизменению падения напряжения на внутреннем сопротивлении ячеек. Напряжение на входе нерегулируемых преобразовательных ячеек 1.1, 1.2,1.п изменяется таким образом, чтобывыходное напряжение У осталось неизменным, напряжение на входе регулируемой преобразовательной ячейки2 и относительный угол управления сР5также изменяется. При этою У1 ьх, К тР г= сопз 1, Таким образом,в предлагаемом устройстве напряжение на входе любой нерегулируемойячейки не зависит от изменения входного напряжения, а зависит толькоот тока нагрузки, т,е, входные зажимы любой нерегулируемой ячейки можнооиспольэовать в качестве датчика тока нагрузки. Для повышения чувствительности датчика тока можно использовать несколько последовательновключенных нерегулируемых ячеек. Напряжение с входа нерегулируемой преобразовательной ячейки 1.1 поступаетна вход порогового элемента 5 и сравнивается с опорным О, . При равенстве сравниваемого и опорного напряже"ний сигнал с выхода порогового элемента 5 блокирует работу задающего 25генератора 4,Мощность, подаваемую в нагрузкукаждой нерегулируемой и регулируемой преобразовательными ячейками,без учета потерь можно определитьсоответственно по формуламк.к,гЛ д ОРР - ф(1+пд 5 В. 1 п 4) К 1+иСоотношения (5) показывают, что в процессе стабилизации (регулировки) выходного напряжения происходит перераспределение мощностей, переда 40 ваемых в нагрузку через нерегулируемые 1. 1; 1.2, , 1.п и регулируемую 2 ячейки.На графике фиг. 5 приведена зависимость мощности нагрузки и распре деление мощностей между регулируемой и нерегулируемой ячейками (Р и Р соответственно) (при постоянных значениях Еи К ) от изменения относительного угла управления, т.е. в режиме регулировки выходного напряжения.На графике фиг. 6 приведена зависимость распределения мощностей между регулируемой и нерегулируемой ячейками в зависимости от изменения входного напряжения в режиме стабилизацин (Би = сопзГ; К= сопзг.; Р отрабатывает изменение входного напряжения),Таким образом, изобретение позволяет исключить отключающий коммутатор, а также благодаря использованию любой нерегулируемой ячейки в качестве датчика тока без введения новых элементов обеспечивается упрощение устройства и организация защиты по току нагрузки, т.е, расширение функциональных возможностей устройства,Формула изобретенияСтабилизированный преобразовательпостоянного напряжения, содержащийодну регулируемую и несколько нерегулируемых преобразовательных ячеек,задающий генератор, выход которогоподключен к управляющим входам нерегулируемых преобразовательных ячеек и входу синхронизации блока широтно-импульсной модуляции, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя, а выход - куправляющему входу регулируемойпреобразовательной ячейки, и пороговый элемент, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью упрощенияи обеспечения защиты по току нагрузки, преобразовательные ячейки включены последовательно по входу и параллельно по выходу, вход пороговогоэлемента подключен к входу одной изнерегулируемых преобразовательныхячеек, а его выход - к входу задающего генератора, причем любая изнерегулируемых преобразовательныхячеек использована в качестве датчика тока, 14500501450050 Фиг Корол Редакто орре рови Проектная,зводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород Заказ 6972/51ВНИИПИ Государственного ко113035, Мо Составитель Н. ЦишевскаяТехред М.Дидык ираж ббб Подписное тета по изобретениям и открытиям при Г ва, Ж, Раушская наб д, 4/5