Симметричный преобразователь напряжения постоянного тока

(22)Заявлено 02,03,81 (21) 3254136/24-07с присоединением заявки РЙ -(51) М. Кл. С 05 Р 1/64 Н 02 М 3/335 ФЬоударетеенный комитет СССР до аддаи дзобретеннй и отерытк 1 т(71) Заявител 54) СИММЕТРИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ро о.дго Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания и элект привода для двустороннего преобразо вания и регулирования напряжения по стоянного тока постоянной или измен ющейся полярности.Известен стабилизированный источ ник напряжения постоянного тока, с держащий силовой трансформатор с выходной обмоткой со средней точкой, к концам которой подключены регулирующие транзисторы, объединенные коллектора которых через фильтр и нагрузку соединены со сред ней точкой выходной обмотки и узел управления 113.Недостаток преобразователя состоит в невозможности. получения выхо ного напряжения изменяющейся полярности, а также двустороннего (вход выход и выход-вход) преобразования,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является,симметричный. преобразователь напряжения постоянного тока, содержащий основные транзисторные ключевые эле" менты, соединенные по однофазной двухполупериодной схеме выпрямления, выход которой соединен с выходными клеммами, и подключенные к концам вторичной обмотки силового транс. форматора с отводом от средней точки, и блок управления, выходом связанный через узлы согласования с управляющими входами транзисторных ключевых элементов2 3.Недостатки известного преобразователя - ограниченные функциональные возможности, обусловленные жесткими требованиями к питающему напряжению, оно должно быть обязательно переменным и определенной частоты, и невозможностью двустороннего преобразования энергии.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения двустороннего преобразовавыводом подключена к точке объедииения эмиттеров транзисторов соответствующего ключевого элемента,а вторым выводом через базовые ре зисторы 10 и 11 подключена к базамуказанных транзисторов (фиг. 1),илина усилителе 8 мощности, управляющемтрансформаторе 9, две вторичные обмотки которого через базовые резисторы 10-13 подключены к управляющим входам ключевых элементов (фиг. 2).При наличии дополнительного выходногоканала (фиг. 3), вводятся дополнительные ключевые элементы 14 и 15, подключенные к концам вновь введеннойдополнительной обмотки. (Для определенности на фиг. 3 рассмотренслучай двух выходных каналов)Устройство (фиг. 1) работает сле дующим образом.Каждый из транзисторных ключевыхэлементов (ключей) 1-4 может находиться в двух состояниях: включенноми выключенном, в зависимости от пол 4 р ности напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 9. Если напряжение на вторичной обмотке имеет полярность, укаэанную без скобок, то черезобмотку протекает ток, проходящий зо через резисторы 1 О и 11 и отпирающийтранзисторы ключа. При этом, одиниз транзисторов ключа работает в нор"мальном, а другой.- в инверсном режиме. Если напряжение на вторичной 35обмотке имеет полярность, указаннуюв скобках, то к эмиттер-базовому переходу нормально-включенного транзистора прикладывается напряжение,запирающее его. Так как для любойполярности приложенного к ключунапряжения один иэ трайзисторов оказывается включен нормально, то приуказанной (в скобках) полярностинапряжения на вторичной обмотке трансформатора 9 ключ будет выключен.45Допустим пусть напряжение на входе преобразователя имеет полярность,указанную без скобокБлок Ц управления через узлы 7 согласованияпоочередно отпирает ключевые эле В менты 1 и 2. для получения на выходеполярности напряжения, указанной беэскобок, включенному состоянию ключа1 должно соответствовать включенноесостояние ключа 3 (и выключенное 55 ключа 4), а включенному состоянюключа 2 - включенное состояние ключа(и выключенное состояние ключа 3),Уровень выходного напряжения (напри 3 957195ния напряжения как постоянной, таки изменяющейся на любой из сторон(входе и выходе) полярности, при,высоком КПД в любом из режимов,Указанная цель достигается тем,что в симметричный преобразовательнапряжения постоянного тока введенапо крайней мере одна дополнительная обмотка силового трансформаторасо средней точкой, к концам которойподсоединены дополнительные ключевыеэлементы, соединенные по однофазной двухполупериодной схеме выпрямления, выход которой соединен свходными клеммами, и управляющимивходами соединенные через дополнительные узлы согласования с выходом блока управления, основные и дополнительные транзисторные ключевые элементывыполнены на двух транзисторах,соединенных между собой встречнопоследовательно и объединенных эмиттерами в общую точку, а каждый узелсогласования выполнен на усилителемощности с выходным трансформатором,вторичная обмотка которого однимвыводом подключена к точке соединения эмиттеров транзисторов соответствующего транзисторного ключевогоэлемента, а вторым выводом черезбазовые резисторы подключена к базам указанных транзисторов, при этомколичество узлов согласования равнодвум, а каждый из них выполнен наусилителе мощности с выходным трансформатором, имеющим две вторичныеобмотки, связанные с управляющимивходами одного из основных и одногоиз дополнительных транзисторных ключевых элементов.На Фиг. 1-3 приведены вариантысхем симметричного преобразователянапряжения постоянного тока.Симметричный преобразовательсодержит основные 1 и 2 и до-полнительные 3 и 4 транзисторные ключевые элементы, соединенные с концами обмоток силового трансформатора 5, блок Ц управления, узлы 7 согласования. Ключевыеэлементы 1-4 могут быть выполненына двух встречно-последовательносоединенных транзисторах, эмиттеракоторых объединены в общую точку.Узлы согласования 7 могут быть выполнены на усилителе мощности 8,выходом подключенном к первичной об-,мотке управляющего трансформатора9, вторичная обмотка которого одним /мер, действующее значение) можно регулировать или стабилизировать путем использования ШИМ-метода.Для получения на выходе напряжения с полярностью, указанной в скобках включение ключа 1 должно произ- ВОДИТЬСЯ СИНХРОННО С ВКЛЮЧЕНИЕМ КЛЮ- ча 1, а ключа 2 - с ключом 3.Если напряжение на входе изменитполярность, то для сохранения прежней полярности на выходе, импульсыправления ключами 3 и -т должныбыть сдвинуты по Фазе на 180,Так как схема имеет полностьюсимметричную структуру, то очевидно, цтс аналогично может передаваться энергия с выхода устройства наего вход, При этом, поочередно должны отпираться ключи 3 и ч, а управление ключами 1 и 2 (для полученияопределенной полярности на входе)производится аналогично рассмотренному управлению ключами 3 иНа Фиг, 2 приведена схема, позволяющая получить напряжение на эходе и выходе одинаковой полярности.В этой схеме две вторичные обмоткитрансформатора 9 управляющие чар-э реэисторь; 10-13 транзисторамиключей 1 и 3 обеспечивают синхронную работу ключей 1 и 3. Дналогично обеспечена синхронность работы ключей 2 и ч, Такая схема может,.например, использоваться для преоб,.разования низкочастотного переменного входного напряжения в выходноепеременное той же частоты, т,е. выполнять Функцию низкочастотноготрансформатора при значительно лучших массо-габаритных показателях,так как частота промежуточного преобразования может в 100-1000 разпревышать входную,На фиг. 3 приведена схема, имеющая два выходных канала. В этойсхеме возможна передача энергии не,только со входа на выход и с выходана вход, но и обмен энергией междувыходами. Например, при передачеэнергии с первого выхода на второй выход, ключи 1 и 2 запираются.а блок управления б синхронно отпирает ключи ч и 1 и ключи 3 и 14Таким образом, предлагаемоетехническое решение позволяет расширить Функциональные воэможностиизвестных устройств путем обеспечения двустороннего преобразованияи стабилизации регулирования) напряжения как постоянной, так и изменяющейся на любой иэ сторон (входеи выходе) полярности.Получение в едином устройстве рассмотренной совокупности свойствпозволяет распространить его областьприменения на те случаи, когда дляобеспечения требуемых функций используется набор разнородных функционально-законченных устройств,что приводит к усложнению схемы иконструкции,Формула изобретения1, Симметричный преобразователь . Напряжения постоянного тока, содержащий основные транзисторные ключевые элементы, соединенные по одноФазной двухполупериодной схеме выпрямления, выход которой соединен с выходными клеммами, и подключенные к концам вторичной обмотки силового трансформатора с отводом от средней точки, и блок управления, выходом связанный через узлы согласования с управляющими входами транзисторных ключевых элементов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем обеспечения двухстороннего преобразования напряжения постоянной и изменяющейся на любой стороне полярности, введена по крайней мере одна дополнительная обмотка силового тоансформатора со средней точкой, к концам которой подсоединены дополнительные ключевые элементы, соединенные по одноФазной двухполупериодной схеме выпрямления, выход которой соединен с входными клеммами, и управляющими входами связанные через дополнительные узлы согласования с выходом блока управления.ц2. Преобразователь по и. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что основные и дополнительные транзисторные ключевые элементы выполнены на двух транзисторах, соединенных между собой встречно-последовательно и объединенных эмиттерами в общую точку, а каждый узел согласования выполнен на усилителе мощности с выходным трансформатором, вторичная обмотке которого одним выводом подключена к точке соединения эмиттеров транзисторов соответствующего транзисторного ключе 7 957195 8 вого элемента, а вторым выводом через нительных транзисторных ключевых элебазовые. резисторы подключена к базам ментов.указанных транзисторов.3. Преобразователь по и. 1,.о т- Источники информации, л и ч а,ю щ и Й с я тем, что коли- з принятые во внимание при экспертизе честно узлов согласования равно двум, 1. Авторское свидетельство СССР причем каждый из них выполнен на уси- по заявке Ю 2841277/07, кл. 6 05 С 1/64, лителе мощности с выходным трансфор.матором, имеющим две вторичные обмот-.2. Авторское свидетельство СССР ки, связанные с управляющими входами о по заявке Ю 2858496/07 кл. С 05 Г 1/64, одного из основных и одного из допол.1957195% с фюзи ъфаказ 6593 д 7 Тираж 14 Подписи нии иал ППП "Патент г Ужгород ул Проек