Стабилизированный конвертор

-технолоики 5. Р ВЕРТОР ские стажения во питания. о содереУ оОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗО МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Специальное конструкторскогическое бюро геодезической техн(56) Авторское свидетельство СССМ 1309222, кл. Н 02 М 7/5395, 198Авторское свидетельство СССМ 955458, кл, Н 02 М 7/537, 1979.(57) Использование; параметричебилизаторы постоянного напрявторичных источниках электроСущность изобретения: устройств Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике для преобразования постоянного напряжения одного уровня в стабилизированное. другого уровня и может применяться в.качестве источника питания различного назначения.Известен преобразователь, выполненный на основе полумостовой схемы, содержащий стойку из трех последовательно соединенных силовых транзисторов, подключенную к входным выводам, два последовательно соединенных обратных диода, шунтирующих средний транзистор, согласующий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к средней точке емкостного делителя. и точке соединения укаэанных обратных диодов, а вторичная - к жит инвертор на транзисторах (1,2) с согласующим трансформатором(3) и силовой вторичной обмоткой 4, выпрямитель со сглаживающим фильтром (5), задающий генератор (8) с выходным трансформатором (9), от которого синхронизируют инвертор, Насыщающийся трансформатор 10 включен в цепи управления транзисторов 1,2 инвертора, Магнитопровод насыщающегося трансформатора выполнен на двух сердечниках (10,1 и 10.2) с прямоугольной петлей гистерезиса, причем на каждом сердечнике расположены обмотки управления (11.1 и 11.2) и соединены встречно-последовательно. а рабочие оомотки намотаны на оба магнитопровода одновременно. 1 з.п,ф-лы, 7 ил. нагрузке, причем управляющие переходы крайних силовых транзисторов подключены к задающему генератору, а управляющий переход среднего силового транзистора - к широтно-импульсному модулятору, связанного с задающим генератором, Регулирова-ние длительности импульсов напряжения Ы согласующего трансформатора.осуществля-ОО ется классическим методом за счет широтно-импульсного модулятора и замкнутой системы авторегулирования. Недостатком данного технического щения является низкая надежность, об ловленная наличием трех силов транзисторов и широтно-импульсного мо лятора, требующего дополнительно вспом гательного источника питания для него.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Известен также конвертор, содержащий нерегулируемый инвертор с согласующим трансформатором, вторичная обмотка которого через магнитные усилители, выпрямитель со сглаживающим фильтром подключена к выходным выводам. Регулирование выходного напряжения осуществляется за счет изменения тока подмагничивания магнитного усилителя, приводящего подачу переменного напряжения с ШИМ на вы и ря мител ь.Недостатком данного техничеСкого решения является большая масса и габариты, низкий КПД, обусловленные введением магнитного усилителя в цепь силовых выпрямителейй.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является конвертор, содержащий транзисторный инвертор с согласующим трансформатором, силовая вторичная обмотка которого через выпрямитель и сглаживающий фильтр подключенная к выходным выводам, задающий генератор с выходным трансформатором и насыщающийся трансформатор, причем управляющий переход каждого транзистора инвертора через пусковую ВС-цепочку, зашунтированную обратным диодом, соеди-. нен с вторичной обмоткой выходного трансформатора задающего гейератора, через базовый резистор - с обмоткой положительной обратной связи, расположенной на согласующем трансформаторе, и через диод, последовательно с которым включена обмотка насыщающегося трансформатора, - со вспомогательной обмоткой, расположенной на согласующем трансформаторе, и блок управления, подключенный к управляющим обмоткам насыщающегося трансформатора,Блок управления включает в себя широтно-импульсный модулятор, связанный с задающим генератором и обеспечивающий регулирование длительности импульсов напряжения на трансформаторе за счет замкнутой системы регулирования,Кроме того, для питания задающего генератора и широтно-импульсного модулятора содержится вспомогательный источник питания.Недостатком данного технического решения является низкая надежность и КПД, что обусловлено необходимостью введения широтно-импульсного модулятора со вспомогательным источником питания,Цель изобретения - повышение надежности и КОД. Поставленная цель достигается тем, что в конверторе, содержащем транзисторный инвертор с согласующим трансформатором, силовая вторичная обмотка которого через выпрямитель и сглаживающий фильтр подключена к выходным выводам, задающий генератор с выходным трансформатором, насыщающийся трансформатор, последовательно соединенный датчик рассогласования и усилитель мощности, подключенный к выходным выводам, причем управляющий переход каждого транзистора инвертора через пусковую КС-цепочку, эашунтированную обратными диодами, соединен с вторичной обмоткой выходного трансформатора задающего генератора, через базовый резистор - с обмоткой положительной обратной связи, расположенной на согласующем трансформаторе, и через отсекающий диод, последовательно с которым соединена рабочая обмотка насыщающегося трансформатора, - с вспомогательной обмоткой, расположенной на согласующем трансформаторе, магнитопровод насыщающегося трансформатора выполнен на двух магнитопроводах с прямоугольной петлей гистирезиса, на каждом иэ которых расположены обмотки управления, соединенные встречно-последовательно между собой и подключенные к выходу усилителя мощности, а рабочие обмотки намотаны на оба магнитопровода одновременно, кроме того, цепи питания задаю.цего генератора подключены через выпрямитель со сглаживающим фильтром к дополнительной вторичной обмотке согласующего трансфор-. матора,На фиг,1 и 2 представлена схема конвертора, выполненного на основе полумостового инвертора. и диаграммы напряжений на элементах схемы; на фиг.3 и 4 - схема конвертора. выполненного на основе нулевого инвертора, и диаграммы напряжений на элементах схемь; на фиг.5 и б - схема конвертора, выполненного на основе мостового инвертора, и диаграммы напряжений на элементах схемы; на фиг.7 - схема остроения датчика рассогласования совместно с усилителем мощности.Конвертор содержит (см. фиг.1) инвертор на транзисторах 1,2. согласующий трансформатор 3, силовая вторичная обмотка 4 которого через выпрямитель 5 со сглаживающим фильтром подключена к выходным выводам б и 7, задающий генератор 8 с выходным трансформатором 9 и насыщающийся трансформатор, выполненный на двух сердечниках 10,1,10.2, на каждом иэ которых расположены обмотки 11.1,11.2 управления, соединенные встречно-последовательно между собой, причем управляющий переход каждого транзистора 1,2 инвертора ч ез пусковую ВС-цепоч10 15 20 25 30 35 ния транзистора 2 изменяется полярность напряжения 25 и к управляющему переходу 40 45 50 55 ку 13, зашунтированную обратным диодом14, соединен с встречной обмоткой 15трансформатора 9 задающего генератора 8.через базовый резистор 16 - с обмоткой 17положительной обратной связи, располо-. 5женной на согласующем трансформаторе 3,и через отсекающий диод 18, последовательно с которым включена рабочая обмотка 19 насыщающегося трансформатора 10,- вспомогательной обмоткой 20, расположенной на согласующем трансформаторе 3,датчика 21 рассогласования, усилитель 22мощности, подключенный входом к выходудатчик 21 рассогласования, а выходом - кобмоткам управления насыщающегосятрансформатора.На фиг.2,4 и 6 представлены напряжения 24 на обмотках трансформатора 9 задающего генератора 8 и напряжение 25 на,вторичных обмотках согласующего трансформатора 3.Датчик рассогласования 21 (см. фиг.7)включает резисторы 26-28 и стабилитрон29, зашунтированный конденсатором 30. аусилитель 22 мощности включает операционный усилитель 31, резисторы 32-34 и управляющий транзистор 35.Конвертор работает следующим образом.На вторичных обмотках трансформатора 9 задающего генератора 8 формируетсяпеременное напряжение 24, которое в момент времени 1 обеспечивает от обмотки15,1 см. фиг,1) подачу запускающего импульса через ВС-цепочку 13.1 на транзистор1; который, включаясь, поддерживает себяво включенном состоянии напряжением обмотки 17,1, Так, при положительном значении напряжения 24 на "началах" обмотоктрансформатор 9 формирует положительный потенциал. К управляющему переходутранзистора 2 на интервале времени 1 о - 1 зприкладывается запирающее напряжение.При этом к обмотке 19,1 насыщающегосятрансформатора 10, выполненного на магнитопроводах с прямоугольной петлей гистирезиса, приложена сумма напряженийобмоток 17.1 и 20,1 за вычетом падениянапряжения на резисторе 16.1 и диоде 18.1.В момент насыщения обоих магнитопроводов 10 резко увеличивается ток через резистор 16.1, исчезает базовый ток транзис.тора 1 за счет подачи на его управляющийпереход запирающего напряжения обмотки20.1,После выключения транзистора 1 в момент времени т 2 за счет изменения полярности напряжения на обмотках согласующего трансформатора 3 к управляющемупереходу транзистора 1 прикладывается эапирающее напряжение обмотки 17.1. Далее появление колебательных процессов. приводящих к генерированию напряжения на обмотках согласующего трансформатора 3 после выключения транзистора 1 не приведет к включению транзистора 1, так как к его управляющему. переходу прикладывается запирающее напряжение обмоток 17.1 или 20.1 При выключении транзистора 1,включение транзистора 2, как в обычном генераторе Ройера, не происходит иэ-за подачи запирающего напряжения 24 на его управляющий переход от обмотки 15,2 трансформатора 9 задающего генератора 8 В момент времени 1 з изменяется полярность напряжений на обмотках трансформатора 9 задающего генератора 8, что приводит к подаче на управляющий переход транзистора 2.запускающего импульса тока от обмотки 15,2 через ВС-цепочку 13,2, включению транзистора 2 и поддержанию его во включенном состоянии за счет напряжения обмотки положительной обратной связи 17,2, При этом к управляющему переходу транзистора 1 прикладывается запирающее напряжение от обмотки 15.1 через диод 14,1. К обмотке 19,2 насыщающегося трансформатора прикладывается сумма напряжений обмоток 17,2 и 202 эа вычетом падения напряжения на резисторе 16.2 и диоде 18,2. После насыщения магнитопроводов 10 к управляющему переходу транзистора 2 прикладывается запирающее напряжение обмотки 20.2. После выключеприкладывается запирающее напряжение обмотки 17.2 и т,д. В дальнейшем цикл работы повторяется, Датчик 21 рассогласования совместно с усилителем 22 мощности и обмотками управления 11,1 и 11.2 обеспечиваютподдержание стабильного выходного напряжения эа счет регулирования момента насыщения трансформатора 10. Датчик 21 рассогласования (см. фиг,7) выявляет отклонение выходного напряжения от заданной величины и полученная разность поступает на операционный усилитель, им усиливается и подается на транзистор 35, работающий в усилительном режиме. Резистор 34 ограничивает максимальный ток коллектора транзистора 35. При работе конвертора в системе, когда уже существует служебное напряжение, за дающий генератор эапитывается от служебного напряжения. Если рассматриваемый конвертор автономен, то задающий генератор эапитывается через выпрямитель со сглаживающим фильтром от дополнительной вторичной обмотки согласующего1741238 8, трансформатора 3. В последнем случае при подаче напряжения на входные выводы инвертор, выполненный на транзисторах 1,2, начинает работать, как обычный генератор Ройера. После подачи напряжения на задающий генератор от дополнительной обмотки согласующего трансформатора указанный инвертор переходит в режим внешней синхронизации.Работа конвертора, выполненного на основе нулевого и мостового инверторов (см. фиг,3,4), аналогичная описанному. В мостовом инверторе в отличие от классической структуры введен емкостной делитель, подключенный к входным выводам, а средней точкой - к средней точке первичной обмотки согласующего трансформатора 3, Это сделано из-за того, что при выключении транзисторов, например 1,1 и 1,2, напряжение с обмоток. согласующего трансформатора должно исчезать после выключения последнего из двух транзисторов 1,1 и 1.2, Если первым включился транзистор 1.2, то за счет существования еще полумостовой схемы на базе указанных конденсаторов и включенного еще транзистора 1.1 напряжения на всех обмотках согласующего .трансформатора 3 существуют и не возникает отличийот работы предыдущих схем.Таким образом, предлагаемые схемы конверторов не содержат широтно-импульсного модулятора (ШИМ) в обычном понимании и не требуется стабилизированного источника питания для ШИМ. Получаемое напряжение питания для задающего генератора от обмотки согласующего трансформатора 3 практически не зависит в рассчитанном диапазоне от входного напряжения и не требует установки дополнительного стабилизатора. Укаэанные упрощения схемы конвертора повышают его надежность и КПД,Формула изобретения 1.Стабилизированный коньертор, содержащий транзисторный инвертор с согла 5 сующим трансформатором, силоваявторичная обмотка которого через выпрямитель и сглаживающий фильтр подключена к выходным выводам, задающийгенератор с выходным трансформатором,10 насыщающийся трансформатор, последовательно соединенные датчик рассогласования и усилитель мощности, подключенные квыходным выводам, причем управляющийпереход каждого транзистора инверторэ че-.15 рез пусковую ЯС.-цепочку, зэшунтированную обратными диодами, соединен свторичной обмоткой выходного трансформатора задающего генератора, через базовый резистор - с обмоткой положительной20 обратной связи, расположенной нэ согласующем трансформаторе, и через .отсекающий диод. последовательно с которымвключена рабочая обмотка насыщающегосятрансформатора, - со вспомогательной об 25 маткой, раСположенной на согласующемтрансформаторе, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежности и повышения КПД, магнитопровод насыщающегося трансформатора выполнен на двух30 магнитопроводах с прямоугольной петлейгистерезиса, на каждом из которых расположены обмотки управления, соединенныевстречно-последовательно между собой иподключенные к выходу усилителя мощно 35 сти. а рабочие обмотки намотаны на обамагнитопровода одновременно,2,Конвертор по п,1, а т л и ч а ю щ и йс я тем, что цепи питания задающего генератора подключены через выпрямитель со40 сглаживающим фильтром к дополнительнойвторичной обмотке согласующего трансформатора.,Гагарина, 101 Заказ 2091 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5