Сетевой однофазный управляемый выпрямитель

)5 Н ИСАН И Е ИЗС)БРЕТ Я АВТОР ехническии инОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет/ Под ред. С.Д,Добика и Е.И.Гальперина, М.: Советское радио, 1969, с, 235.Авторское свидетельство СССР М 797021, кл. Н 02 М 7/12, 1976,(54) СЕТЕВОЙ ОДНОФАЗНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника электропитания в радиоэлектрон ной аппаратуре, Цел ь изобретения - улучшение энергетических показателей. Эффект обусловлен введением новых связей между основными элементами схемы и вновь введенными, Имеется шесть диодов 1-6, два накопительных конденсатора 10, 11 и три управляемых ключа 7, 8, 9, управляемых от системы 12 управления, При этом предусмотрена система управления, позволяющая управлять устройством, обеспечивая потребление тока от сети в каждый полупериод преобразуемого напряжения и увеличивая частоту преобразования. 2 з.п, ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника электропитания врадиоэлектронной аппаратуре,Цель изобретения - улучшение энергетических показателей,На фиг, 1 приведена схема предложенного выпрямителя; на фиг. 2 - структурнаясхема блока управления для двухтактноговыпрямителя; на фиг. 3 - то же, для четырехтэктного выпрямителя; на фиг, 4 и 5 - диэгрэммы, поясняющие работу двух- ичетырехтактнога выпрямителя соответственно.Устройство по фиг, 1 содержит шестьдиодов 1-6, у первого и втооого из которыхсоединены анод и катод (диоды 1, 2), 11 еждуобъединенными анодами диодов 1, 3 и объединенными катодами диодов 2, 4 включеносновной управляемый ключ 7, Дополнительные управляемые ключи 8, 9 входамиподключены к выводам конденсатора 10, авыходами - к выводам конденсатора 11.Блок 12 управления сеаими выходами подключается с соответствующими входами управляемых ключей 7, 8 и 9. Один входнойвывод 13 подключен к аноду диода 2 и катоду диода 1.Другой входной вывод 14 подключен к тачке ссединенияпоследовательна со лэсно включенных диодов 5 и б, При этом указанная цепочкадиодов эшунтирована конденсатором 10,ка год диода 5 соединен с катодам диора 3,энад диода 6 соединен с анода диода дВыходные вывод, 15 и 16 образавань: выходами управляемых ключей 8, 9, Выкпнайвывод 17 соединен с входным вывода 14,Блек 12 управления входами 18 и 19соединен соответственно с выводагли 13 и14, а выходам" 20. 21 и 22 - с управляющимиэлектродами 23, 24 и 25 упрэвляемык ключей 7, 8 и 9 соответственна. Источник переменного напряжег ия (сеть) подключаетсяфазнай шиной к входному выводу 13, а нейтральна (О) - к вхадналу выводу 14. Нагрузка выпрямителя (потребитель)подключается к в:;ходнаму выводу 17 и коднолюбу из выходных выводов 15 или 16 взае лсимасти ат тре ."ОМОЙ полярнали выходного напряжения относительна вывода17, при этом другаи из выводов 15 или ",бсоединяется с выводам 17,Блок 12 управления (фиг, 2) ссдержитсинхронизатор 26, фсрмираватель 27 задержки, формирователь 28 времени заряда,другой формирователь 29 за,",ержкиВЯтриггер 30 и два согласующих каскада 31 и32.Выход синхро иэатора 26 соединен сР входом РЯ триггера 30, а через формиоо 5 10 15 20 Г30 .,г 45 50 55 ватель 27 задержки, формирователь 28 времени заряда и формирователь 29 зэдержки - с 8-входом ИЯ-триггера 30, выход которого через согасующий каскад 32 соединен с управляющими электродами управляемых ключей 8 и 9. Кроме того, выход формирователя 28 времени заряда через согласующий каскад 31 соединен с управляющим электродом управляемого ключа 7, Блок 12 управления управляет работой ключей 7, 8 и 9 в соответствии с диаграммами, показанными на фиг, 4, где О 1, О 1 а, Он, О- соответственно напряжение сети на конденсаторе 10, нэ нагрузке и управляющие импульсы; 1 з - так заряда конденсатора 10; 11-тз - моменты синхронизирующих импульсов; Т - период напряжения сети, Т, Тр - время заряда и разряда конденсатора 10, С этим блокам управления выпрямитель работает в двухпалуперисдном двухтактном режиме, преобразуя амплитудное значение напряжения сети,Блок 12 управления (фиг. 3) содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) 33, синхронизатор 34, счетчик 35, четыре цифровых компаратора 36, комбинационный узел 37 и два согласующих каскада 38 и 39.Выход синхронизатора 34 соединен с й-входам счегчика 35, С-вхад катарага соединен с выходом ГТИ 33, а выход соединен информационной шиной с входам цифровых кампаратором Зо, на другие входы которых заведены опорные числа, Выход каждого кампарэтарэ(т 1 - И) яерез камбина 1 ианньй узел 37 соединен с входами согласующих каскадов 38 и 39. выкады 20, 21 и 3", которых соединены с саатве 1 ствуюцил 1 и управляющими электродами 23, 24 и 25 ключей 7,8 и 9.Этот блок управления управляет работой ключей в соответствии с диаграммами, показанными на фиг. 5, где Оп - алмплитуднсе значение напряжения сети, 11 - 4 - опорные числа, остальные обозначение, как на фиг. 4,С описанным блоком управления выпрямитель работает в двухпалупериаднам четырехтактном режиме преобразуя напряжение сети на уоовне 0.7 ат амплитудного значения,Устройство работает следующим образам,К выводу 13 (фиг. 1) подключается фазнэя шина первичнога источника или сети, а к клемме 14 - нейтраль. Пусть на нагрузке гребуется напряжение положительной полярности относительно нейтрали. Тогда нагоузка подключается к выводам 15 и 17, а вывод 16 должен быть соединен с вывадолВыпрямитель с блоком 12 управления согласно фиг. 2 работает следующим образом.В установившемся режиме на конденсаторах 10 и 11 имеется напряжение, полярность которого указана на фиг. 1, а форма - на фиг, 4. В момент 11 прекращается подача управляющего напряжения Оу на ключи 8 и 9, которые в пределах времени задержки 1 зад 1 г 11 закРываются, и ток разряда конденсатора 10 прекращается, Начиная с МОМЕНта Сг И дО МОМЕНта т 4, НаПряжЕНИЕ Ои на нагрузке Поддерживает заряженный конденсатор 11. В момент 1 г с блока 12 управления поступает управляющее напряжение, которое открывает зарядный ключ 7 и удерживает его в этом состоянии в течение времени заряда сз. Образуется цепь для потребляемого от сети в положительный полупериод тока заряда 1 з конденсатора 10: вывод 13 - диод 2 - ключ 7 - диод 3 - конденсатор 10 - диод 6 - вывод 14. Конденсатор 10 накапливает энергию, подзаряжаясь до максимального напряжения. В момент та прекращается подача управляющего напряжения и ключ 7 в пределах саад до момента т 4 закрывается. В момент т 4 с блока 12 управления подается управляющее напряжение на ключи 8 и 9, которое открывает эти ключи и удерживает их в этом состоянии в течение времени разряда тр. Образуется цепь разряда конденсатора 10: положительная обкладка конденсатора 10 - ключ 8 - параллельно включенные конденсатор 11 и нагрузка - ключ 9 - отрицательная обкладка конденсатора 10. В течение тр напряжение на нагрузке Ои создают конденсаторы 10 и 11. Начиная с этого момента цикл заряд - разряд повторится, но теперь уже в отрицательный полупериод напряжения сети О 1 заряд конденсатора 10 будет осуществляться по другой цепи: вывод 14 - диод 5 - конденсатор 10 - диод 4 - ключ 7 - диод 1 - вывод 13, Таким образом, за период преобразуемого напряжения энергия от сети потребляется на подзаряд конденсатора 10 дважды - каждый полупериод.Блок 12 управления (фиг, 2) работает следующим образом.Синхронизация 26 вырабатывает в каждый полупериод преобразуемого напряжения один синхроимпульс (фиг. 4) в моменты 11, т 1 г, ОзПередним фронтом синхроимпульс переключает ВЯ-триггер 30 в нулевое состояние и, тем самым, согласующий каскад 32 запирается и закрывает разрядные ключи 8 и 9. Этот же синхроимпульс, задержанный формирователем 27 задержки на время таад, необходимое для полного закрывания раз 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рядных ключей, передним фронтом запуска- " ет формирователь 28 времени заряда, который еырабатывает управляющий импульс момента тг длительностью та. Этот импульс через согласующий каскад 31 открывает ключ 7 и удерживает его в открытом состоянии в течение времени заряда. Этот же импульс задним фронтом запускает формирователь 29 задержки. Выходной импульс формирователя 29 задержки своим задним фронтом в момент т 4 переключает триггер 30 в единичное состояние, Своим выходным импульсом триггер 30 через соглаеующий каскад 32 открывает разрядные ключи 8 и 9 и удерживает их в таком состоянии в течение времени разряда р, В момент 15, что соответствует синхроимпульсу 11 г, цикл работы блока управления начнет повторяться. Длительность одного цикюа работы блока управления равна половине периода преобразуемого напряжения.Работа выпрямителя с блоком 12 управления по фиг. 3 отличается от работы с блоком управления, выполненным по схеме фиг. 2, лишь тем, что цикл заряд - разряд конденсатора 10 осуществляется каждуа четверть периода преобразуемого напряжения (фиг. 5) по тем же цепям заряда и разряда, При этом выходное напряжение выпрямителя ниже, так как конденсатор 10 заряжается до максимального напряженияя, равного 6,7 от амплитудного значеньея напряжения сети. Выбор такого уровня определяется равной длительность циклое, симметрией формы выходного напряжения и отсутствием в нем низкочастотной составляющей пульсации. Частота первой гармоники пульсации напряжения на нагрузке рэ в на 41 сети.Блок 12 управления (фиг, 3) работает следующим образом.Синхронизатор 34 в моменты перехода напряжения сети 01(фиг. 5) через нуль вырабатывает синхроимпульсы, которые по. ступают на вход установки нуля счетчика 35 и каждый раз прерывают счет, На счетный вход счетчика 35 поступают импульсы с выхода генератора 38 тактовых импульсов.С выходов счетчика 35 текущее значение счета по информационной шине поступает на входы четырех компараторов 36, на другие входы которых заведены опорные числа, определяющие моменты (т 1 и тг, тз и с 4) начала и конца заряда конденсатора 10 (фиг. 1) по уровню 0,7 Оп 1, В момент равенства числа импульсов, поступающих от ГТИ 33 через счетчик 35 и опорного числа каждый компаратор вырабатывает импульс соответственно в моменты т 1, 1 г,сз и М, Эти импульсы поступают на комбинационный узел 37, ко1617580 Л 7 торый формирует управляющие импульсы заряда, разряда и задержки соответственно длительностью тз, тр и тзад. Через согласующие каскады 38 и 39 они управляют работой ключей 7,8 и 9, 5Таким образом, предложенный выпрямитель потребляет энергию от сети и в положительный, и в отрицательный полупериоды преобразуемого напряжения, т.е. он является двухполупериодным выпря мителем с общей нейтралью.Ф ор мул а изобретен ия1, Сетевой однофазный управляемый выпрямитель, содержащий шесть диодов, у первого и второго из которых соединены 15 катод и анод, соответственно и подключены к одному из двух входных выводов, анод третьего диода соединен с анодом первого, катод четвертого диода соединен с катодом второго, пятый и шестой диоды соединены 20 последовательно согласно и эашунтированы первым из двух конденсаторов, три выходных вывода и основной управляемый ключ с блоком управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения энергетиче ских показателей, дополнительно введены два управляемых ключа, выход каждого из которых соединен с выходным выводом соответствующей полярности, между которыми включен второй конденсатор, вход 30 каждого из указанных ключей подключен к соответствующему выводу первого конденсатора и свободным выводам третьего и четвертого диодов соответственно, основной управляемый ключ включен между объеди ненными анодами первого и третьего и катодами второго и четвертого диодов, точка соединения пятого и шестого диодов подключена к второму входному выводу, соединенномутакже с общим выхОДным выводом, 40 а управляющие входы всех управляемых ключей соединены с выходами блока управления.2, Выпрямительпоп,1,отличающийс я тем, что блок управления содержит синхронизатор, два формирователя задержки, формирователь времени заряда, ЯЯ-триггер и два согласующих каскада, причем вход синхронизатора соединен с первой и второй входными выводами выпрямителя, а выход - с Й-входом и через первый формирователь задержки, формирователь времени заряда, второй формирователь задержки - с Я-входом РЯ-триггера, выход которого через первый согласующий каскад соединен с управляющими входами первого и второго укаэанных дополнительных управлямых ключей, кроме того, выход формирователя времени заряда через второй согласующий каскад соединен с упоминающим входом основного управляемого ключа.3, Выпрямитель по п, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения пульсации выходного напряжения путем увеличения частоты преобразования, блок управления содержит синхронизатор, генератор тактовых импульсов, счетчик, четыре цифровых компаратора, комбинационный узел и два согласующихся каскада, причем вход синхронизатора соединен с первой и второй входными клеммами выпрямителя, а выход - с й-входом счетчика, С-вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход соединен с соответствующими входами цифровых компараторов, на другие входы которых заведены опорные числа, при этом выход каждого компаратора через комбинационный узел и первый и второй согласующие каскады соединен с управляющими входами соответственно основного, первого и второго дополнительных управляемых ключей.д оставитель Е. Мельниковахред М.Моргентал Корректор Т, К едактор М. Келеме Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гага 10 Заказ 4126 Тираж 500 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5