Стабилизированный конвертор

Союз СоветскихСоцнвлнстнческнхРеспубпнк пи 692028(22)Заявлено 1603 с присоединением за 7 462656/24-07 М, Кл, 02 М 3/335 Госудвротввнный коннтвт ссср но долам нзоорвтвннй н открытой(53) УДК 621.316 .722,1(088.8) ата опубликования описания 18 10 79(72) Авторы изобретен Гальс и В. М. Булык чно-исследовательский институт управляю вычислительных машин 71) Заявитель 54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОНВЕРТО стабил элек спольДанныйотноситсяначен дляэлектропиттуры. изированный конвертор ротехнике, и преднаэования в устройствах адиоэлектронной аппараИзвестен стабилизированный конвертор, используемый для преобразования и стабилизации выпрямленного напряжения промышленной сети, содержащий импульсный стабилизатор напряжения, инвертор, выходныевыпрямители,фильтры(11,Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является стабилизированный конвертор, содержащий подключенный входом к входным выводам двухтактный магнитно-фгранзисторный инвдртор, вторичная обмотка выходного трансформатора которого через выпрямитель соединена с коллектором регулирующего транзистора, эмиттер которого через дроссель .С,ц -фильтра соединен с одним из выходных выводов, к которому подключен вход измерительного блока, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, выходом соединенногосо вхором формирователя, выход которого соединен с уйравляютпими входом регулирующего транзистора, и опорный узел,причем другой выходной вывод соединенсо средней точкой вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора 21.Недостатками, данного конвертора являются: наличие фильТра на выходе выпрямителя инвертора, большие динамичес- Окие потери в транзисторах инвертора(особенно при частотах преобразования20 кГц), снижающие надежность работыи КПД последнего, а также вызывающиенеобходимость использования для транзисторов инвертора громоздких радиато-,ров.Бель изобретения - уменьшение габаритов и массы, повышение КПД и надежности стабилизированного конвертора,Указанная цель достигается тем, чтов стабилизированном конверторе 23 между другим входом блока сравнения и выходом опорного узла включен введенныйрезистор, шунтирующий одну из диагоналей введенного выпрямительного моста, другая диагональ которого через введенный дроссель соединена с введенной дополнительной обмоткой выходного трансформатора укаэанного инвертора.На фиг. 1 представлена структурная схема стабилизированного конвертора.Стабилизированный конвертор содержит самовоэбуждаюцийся двухтайтный 10 магнито-транзисторный инвертор 1 с транзистором 2 и трансформатором 3 на выходе со вгоричными обмотками 4 и 5, выпрямитель 6, подключенный ко вторичной обмотке 4 трансформатора 3, подсое диненный к выходу выпрямителя 6 импульсный стабилизатор 7, состоящий иэ регулирующего транзистора 8, дросселя 9, конденсатора 10, измерительного блока 11, выход которого соединен с одним 20 из входов блока сравнения 12, опорного узла 13 и формирователя 14, выходом соединенного с регулирующим транзистором 8. Дополнительная обмотка 5 выходного трансформатора 3 через дроссель 15 2."пбдключена к одной из диагоналей вы- прямительного моста 16, другая диаго надь которо 1 о шунтируется резистором17.На. фиг. 2 а изображено переменное 30напряжение Опр, . подаваемое с обмотки 5 трансформатора 3 на входформирув- щей цепи. На фиг. 26 пунктирной линией изображено переменное напряжение пилообразной формы О п,которое было бы 35 1 получено на выходе формирующей пепи (резисторе 17), если бы в ней отсутствовалмостовой выпрямитель 16. Частота данного напряжения и частота переменногонапряжения прямоугольной формы одйнаковы. На фиг, 26 сплошной линией изображено перемейное напряжение пилообраэной формы удвоенной частоты О0 и ,полученное на выходе формирующей цепипри.Наличии в ней мостового выпрямителя.На фиг. За пунктирной линией изображено напряжение опорного узла О О,эсплошной линией- напряжение на выходеизмерительного блока О р,э Пилообраз 50ное напряжение О о;э, Очков.пил,изобрфженное на рис. За, представляет собойразность напряжения на выходе опорногоузла цо и выходного напряжения формирующей цепи ц цв Пи . На рис. Зб 5изображен ток 1 с на выходе блокадля сравнения, на рис, Зв - ток 1, навыходе формирователя. форма коллектор,ного тока 1регулирующего транзистора 8 изображена на рис, Зг. На рис, Зд и Зе изображеныколлекторный ток 1 и 0. транзистора 2 инвертора 1 и напряжение О,в, участка коллектор-эмиттер данного транзистора,Рассмотрим принцип формирования пилообразного напряжения и его особенности. На вход формирующей цепи (дрос: сель 15) подается прямоугольное напряжение (рис, 2 а) с обмотки 5 трансформатора 3. Если бы в формирующей цепи отсутствовал мостовой выпрямитель 16, то наее выходе (резисторе 17) имелобы место переменное напряжение пилообразной формы (рис. 26, штриховая линия), частота которого совпадала бы с частотой напряжения на обмотке 5, а экстремальные значения этого пилообраз ного напряжения совпадали бы с моментами переключения транзисторов инвертора, При наличии выпрямительного моста 16 на выходе формирующей цепи получается однополярное пилообразное напряжение удвоенной частоты (рис. 26, сплошная линия), а минимум этого напряжечие всегда совпадает с серединой полупериода напряжения на обмотке 5.На. эту особенность данного пилообразного напряжения обращается особое внимание, так как она позволяет реализовать цельпредлагаемого изобретения.Рассмотрим процессы, происходящие в стабилизированном конверторе для полу- периода преобразования инвертора 1, ко да транзистор 2 открыт, На интервалахи 5-4.(рис. 3 а) напряжение -(Оо.э-,О в и, -Оо. Опоэтому блок сравнения 12, формирователь 14 и регули.рующий транзистор 8 находятся в запертом состоянии. Коллекторный ток транзистора 2 инвертора 1 на этих интервалах равен току намагничивания трансформатора 3. На интервале -ф 5 напряжение Шэ -О -Оэ 70,поэтому блок сравнения отпйрается и его коллекторный ток по форме повторяет конфигурацию наЫ Цщв,п . О э представпяет собой треугольный импульс тока (рис. 36). Данный импульс тока блока сравнения 12 поступает на вход -" формироватепя 14, на выходе которого получается прямоугольный импульс тока (рис. Зв) с такой же длительностью, как у треугольного импульса, но с амплитудой, достаточной для надежного отрывания регулирующего транзистора 8.С приходом импульса формирователя от1, Горбач А. В. Вторичные источникипитания с ключевым стабилизатором, преобразователем и выпрямителем. В книге Обмен опытом в радиопромьвдленности 1972, вып, 2, стр. 75.-78,2. Бобков В, А. н др. Мнниатюрнзация вторичных источников питания, расчитанных на работу от промьпцлекной сети, В книге Устройства вторичных источников электропитаниями - 1976, стр, 75. крывается нерегулнрующий транзистор 8, В результате его коллекторный ток и коллекторный ток транзистора 2 инвертора .принимают вид, изображенный на ряс. Зг, д. В следующем полупериоде преобразования инвертора процессы проходят аналогично рассмотренным, При наличии дестабилизирующих факторов скважность импульсов регулнрующего транзистора 8 меняется так, что выходное напряжениеОп 10 остается неизменным с заданной точнос-. тью. Например, с увеличением входного напряжения импульсного стабилизатора увеличивается напряжение на вьиоде измерительного бпока 11, в результате уменьшается длительность импульсов блока сравнения 12, формнрователя 14 н регулирующего транзистора 8 при неизменной нх .частоте следования. Следует обратить внимание, что прн указанном изменении длительностей импульсов их Временная ось симме".рин всегда совпадает с осью симметрии полупернода пре-. образования (момент времени 6на рис, 3)В связи с тем, что импульс коллекторного тока регулирующего транзистора 8 меньше по длительности полупернода преобразования ннвертора 1 и его вреЗО менная ось симметрии совпадает с серединой полупериода преобразования, отпадает необходимость в сглаживающемуг фильтре на выходе выпрямителя 6, что позволяет уменьшить габариты и вес стабилизированного конвертора. Из-за тако 35 го соотношения по длительности импульса регулирующего транзистора н полупериода преобразования, включение я выключение каждого транзистора ннвертора происходит при его коплекторном токе, равном току намагничивания трансформаора (моменты времени 10 и 1 рис. 3 д,е)Но поскольку максимальное значение то- ка намагничивания трансформатора 3 не превышает несколько процентов от амплитуды тока коллектора транзистора ннвертора, то динамические потерипри переключении транзисторов будут чрезвы- чайно малы, что значительно повышает надежность работы транзисторов ннвертора и позволяет уменьшить габариты н вес стабилизированного конвертора эа счет резкого уменьшения габаритов н веса теплоотводящих радиаторов транзисторов инвертора.Из рнс. 3 видно, что частота переключения регулирующего транзистора 8 в два раза выше частоты инвертора, что позволяет уменьшить габариты и вес стабилизированного конвертора за счет уменьшения размеров и веса дросселя 9 н конденсатора 10.Следует отметить, что в дайном стабилизированном конверторе можно приме- . нить любой другой двухтактный ннвертор с самовозбуждением нли посторонним возбуждением, у которого силовой трансформатор работает в линейном режиме, т. е. в его магнитопроводе отсутствует перноднческое насыщение. Формула изобретенияСтабилизированный конвертор, содержащий подключенный входомк входным выводам двухтактныймагнито-транзисторный ннвертор, вторичная обмотка выходного трансформатора которого через выпрямитель соединена с коллектором регулирующего транзистора, эмнттер которого через дроссель ЬС 2 -фильтра соединен с одним нз выходных выводов, к которому подключен вход измерительного блока, выход которого соединен с одним нз входов блока сравнения, выходом соединенного со входом формирователя, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, н опорный узел, причем другой вьиодный вывод соединен со средней точкой вторичной обмотки выходного трансформатора янвертора, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью уменьшения габаритов н массы, повышения надежности и КПД, между другим входом блока сравнения й выходом опорного узла вюаочен введенный резистор, шунтнрующий одну из диагоналей введенного выпрямительного моста, другая диагональ которого через введенный дроссель соединена с введенной дополнительной обмоткой выходного трансформатора укаэанного ннвертора. Источннкн информация,принятые во внимание прн экспертизеииип 6237/4 г. Ужго Филиал ППП П Тираж 857 Подписноврой, Уй. Проектная, 4