Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

1 б 05302 при постоянной величине периода Тсопз следования импульсов, триггер 19 устанавливается в состояние логической единицы Е,:на прямом выходе и в состояние логического нуля на инверсном выходе (фиг,4 а,б,в). Положительное напряжение Е на выходе выпрямителя 33 и на инвертирующем входе компаратора 34 в этих условиях. меньше, чем положительное опорное напряжение Еэ источника 23 на неинвертирующем входе компаратора 34 и на третьих входах логического элементов 20, 21, 2 б и 2 существует напряжение 15 логической единицы.." результате на всех трех входах логического элемента И 2 б оказывается напряжение Е 6 логической единицы (фиг,4 г), В результате импульс Е20 от выхода элемента 2 б через элемент ИЛИ 28 поступает на затворы ключевых элементов в виде полевых транзисторов 1 О и 11 и отпирает их. Логические элеменгы И 21 и 2 остаются заперты-, 25 ми, поскольку напряжение от инверсного выхода триггера 19, поступающее на их первые входы, имеет уровень логического нуля, Как следствие, на выходе логического элемента .ИЛИ 29 напряжение имеет уровень логического нуля и транзисторы 9 И 12 остаются запертыми. При этом через транзисторы 10 и 11, первичную обмотку трансформатора б, конденсатор 5, трансформатор 30 тока и основную обмотку 3 начинает протекать ток 1 э, имеющий форму положительного полупериода синусоиды (фиг.4 е), Длительность Т/2 этого полупериода определяется параметрами последовательного резонансного контура, образованного индуктивностью Ь обмотки 3 дросселя 2 и емкостью Сз конденсатора 5, Магнитопровод 4 дросселя 2 имеет тороидально 45 броневую форму (фиг.2)причем во внутренней кольцевой полости тороида расположена основная обмотка 3, а управляющая обмотка 31 расположена по окружности внешней поверхности торои-. да. Магнитные поля обмоток 3 и 31 при50 этом ортогональны (т.е. взаимно перпендикулярны), что обеспечивает практическое отсутствие связи между обмотками по переменному току,5 ГИзменение постоянного тока черезобмотку 31 вызыв ает соот нет ст вующееизменение магнитной проницательности магнитопровода 4 и, как следствие,изменение индуктивности Ь обмотки 3,На фиг.3 показана полученная экспериментально зависимость индуктивности Ь обмотки 3 от ампервитков обмотки 31, полученной для случая использования тороидально-броневогоразъемного магнитопровода с наружнымдиаметром 21 мм и высотой 14 мм изферрита марки 1500 НМ. Обмотка 3 со-.держит 20 витков, а обмотка 31 - 12витков,Таким образом, согласно фиг.З прииспользовании управляющей обмотки 31,содержащей, например, 2000 витков,можно обеспечить почти двукратное изменение индуктивности Ь (3959220 мкГн), если ток через обмотку 31будет изменяться в пределах 0 - ЗмА.Такой ток вполне может обеспечитьдифференциапьный усилитель 22, выполненный, например, на операционном,усилителе,Одновременно на выходе трансформатора 30 тока появляется положительный импульс, совпадающий по форме сполупериодом тока 1, поэтому на выходе компаратора 24 появляется положительный импульс Е 4, поступающий навторой вход логического элемента И 20(фиг.4 ж). Этот импульс далее поступает через элемент ИЛИ 28 на затворытранзисторов 11 и 10. Они удерживаются под действием импульса Е в открытом состоянии .после окончания импульсов запуска Е 8 и Е до тех пор,пока ток 1, пройдя через максимум,не обратится в нуль (фиг.4 а,г,е,ж).Б этот момент импульс Е закончитсяи транзисторы 10 и 11 запираются.При поступлении следующего импульса запуска Е, спустя время Т,большее, чем длительность Т/2 полупериода тока 1,триггер 1 Э перебрасывается в состояние, когда напряжениеЕ,на его инверсном выходе приоб"ретает уровень логической единицы(фиг.4 а,в,е), При этом отпираетсялогический элемент И 27 и через негои элемент 29 на затворы транзисторов9 и 12 поступает импульс Е 7 (фиг.4 д).Теперь ток 1 начинает протекать через транзистор 9, обмотку 3 дросселя2, трансформатор 30 тока, первичнуюобмотку трансформатора 6 и транзистор12; направление его обратно направле"нию в предыдущем. цикле (фиг.4 е),Элементы 2 б и 28, а также транзисто5ры 10 и 11 остаются запертыми. Под действием отрицательного импульса тока 1, поступающего на инвертирующий вход компаратора 25, на его выходе появляется положительный импульс Е под действием которого отпирается логический элемент И 21 (фиг.4 г). Импульс Е через логические элементы 21 и 29 поступает на затворы транзисторов 9 и 12, благодаря чему они удерживаются в открытом состоянии после окончания импульсов запуска Е и Е, как было описано выше, Транзисторы 9 и 12 остаются в проводящем состоянии аналогично предыдущему в течение длительности отрицательного полу периода тока 1и импульса Е 2, после чего они выключаются (фиг.4 е,з).Итак, включение и выключение элементов (транзисторов 10, 11 и 9, 12) происходит в моменты перехода тока 1 учерез нуль, что позволяет предельно уменьшить уровень коммутационных помех. Исключение сквозных токов через транзисторы 9 - 12 при этом обеспечивается благодаря наличию "гарантированной паузы" при соблюдении временного соотношения Т ) Т/2.Среднее значение 1 ср тока 1 3 (а 30 следовательно, и напряжение Е на вы-. ходе выпрямителя 7, т.е. напряжение на выходе преобразователя) определяется из соотношения где Я = 1 С- круговая частота,Отсюда следует, что величина 1 с линейно зависит при Т 18 = сопзс от 40 длительности Т/2 полупериодов тока 1, которая в свою очередь зависит от индуктивности 1обмотки 3 дросселя 2,Стабилизация выходного напряжения Е преобразователя осуществляется сле дующим образом. Напряжение Е 7 ср.авнивается в дифференциальном усилителе 22 с опорным напряжением от источника 23. Выходное напряжение усилителя 22 содержит таким образом информацию об 50 отклонении величины Е от заданного номинала. Если, например, ндпряжение Е начинает возрастать, то и напряжение на выходе усилителя 22 также начинает возрастать, а ток через обмотку 31 увеличивается. Согласно графику фиг.3 индуктивность 1. при этом будет уменьшаться, что приведет к уменьшению длительности Т/2 полупериобдов тока 1 и как следствие, к уменьшению 1 и выходного напряжений Е, Этот процесс будет происходить до тех пор, пока напряжение Е вновь не станет равным заданному номиналу. Процесс коммутации транзисторов 9-12 по-прежнему будет происходить в моменты перехода тока 1через нуль. Таким образом, процесс стабилизации выходного напряжения не будет сопровождаться возрастанием уровня коммутационных помех.При возникновении токовой перегрузки напряжение на выходе трансформатора 30 тока и, следовательно, на выходе выпрямителя 33 и Ра инвертирующем входе компаратора 34 становится больше, чем опорное напряжение источника 23 на неинвертирующем входе. В результате напряжение на выходе компаратора 34 и на всех третьих входах логических элементов И 20,21,26 и 27 обращается в нуль. Поэтому укаэанные логические элементы запираются. Как следствие, переходит в запертое состояние и ключевые элементы 9- 12. В результате протекание тока 1 з прекращается, чем и достигается защита инвертора. Повторное включение происходит автоматически после того, как разрядится емкость фильтра в выпрямителе 33. Для защиты элементов инвертора от перенапряжений, которые могут возникнуть на конденсаторе 5 при токовых перегрузках, может быть использован двухсторонний ограничитель 35 амплитуды на стабилитронах. Формула из обр ет ения Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий двухтактный резонансный инвертор в составе дросселя, конденсатора, выходного трансформатора, выпрямителя и ключевых элементов, а также блок управления в составе генератора импульсов, триггера, двух логических элементов И и дифференциального усилителя, к одному входу которого подключен выход выпрямителя, а к другому входу источник опорного напряжения, к выходу генератора импульсов подключен вход триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго логических элементов Н, о т личающийсятем, что, сцелью снижения уровня коммутационных помех, 1605302в него введены первый и второй компа-. раторы, третий и четвертый логические элементы И, а также первый и второй логические элементы ИЛИ и трансформа 5 тор тока, причем дроссель снабжен управляющей обмоткой, расположенной на магнитопроводе в плоскости, пер" пендикулярной плоскости расположения основной обмотки, причем управляющая обмотка подключена к выходу дифференциального усилителя, первичная обмотка трансформатора тока включена пос-. ледовательно с основной обмоткой дросселя, а к первому выводу вторич ной обмотки трансформатора тока, второй вывод которой подключен к общей шине, подключены соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы первого и второго компараторов, инвертирующий и неинвертируюший входы которых соединены с обшей шиной, квыходам упомянутых компараторов подключены вторые входы соответственнопервого и второго логических элементов И, выходы которых соединены спервыми входами соответственно первого и второго логических элементов ИЛИ,выходы которых связаны с управляющимивходами соответствующих ключевых элементов, выход генератора импульсовподключен к соединенным между собойпервым входам соответственно третьегои четвертого логических элементов И,вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера, при этом выходы третьего и четвертого логических элементов И подключены к вторым входам соответственно первого и второго логи- .ческих элементов ИЛИ.,1605302 г Составитель С. Коняхи Редактор В. Бугренкова Техред М.Дидык Корректор М,Мак симиши 49 7 Подписное по изобретениям и открытиям Ж, Раушская наб., д, 4/5 нно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Производст Заказ 3457 ТиражВНИИПИ Государственного комитета .при ГКНТ 113035, Москва,