SU1605216A1 - Pulsed a.c. voltage stabilizer - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретени   вл етс  увеличение КПД и надежности стабилизатора за счет уменьшени  коммутационных перегрузок. Напр жение на выходе стабилизатора складываетс  из входного напр жени  и низкочастотной составл ющей импульсов напр жени , по вл ющихс  между средней точкой обмотки автотрансформатора 3 и общей точкой ключевых элементов 6 и 7. Стабилизаци  выходного напр жени  осуществл етс  автоматически блоком 9 управлени  изменением амплитуды и фазы этой низкочастотной составл ющей. Коммутационные перегрузки по току в ключевых элементах 4...7 исключены благодар  использованию двухобмоточного дроссел  в ключевых элементах 6 и 7 и исключению одновременно открытого состо ни  ключевых элементов 4 и 5. За счет этого сокращаютс  динамические потери на ключевых элементах 4...7, что приводит к повышению КПД и надежности стабилизатора. 3 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used to power electronic equipment. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the stabilizer by reducing switching overloads. The voltage at the output of the stabilizer consists of the input voltage and the low-frequency component of the voltage pulses that appear between the midpoint of the winding of the autotransformer 3 and the common point of the key elements 6 and 7. The output voltage is automatically stabilized by the amplitude and phase control unit 9 this low frequency component. Switching current overloads in the key elements 4 ... 7 are eliminated due to the use of double-winding throttles in key elements 6 and 7 and at the same time eliminating the open state of key elements 4 and 5. As a result, dynamic losses on key elements 4 ... 7 are reduced, which leads to increased efficiency and reliability of the stabilizer. 3 il.

Description

о about

0101

юYu

33

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам питани  радиоэлектронной аппаратуры, и может быть использовано в импульсных стабилизаторах переменного напр жени  ,The invention relates to electrical engineering, in particular, to power supply devices for electronic equipment, and can be used in alternating voltage switching regulators,

Цель изобретени  - увеличение КПД и надежности стабилизатора за счет уменьшени  коммутащ онных перегрузокThe purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability of the stabilizer by reducing the switching overloads

На фиг. 1 представлена схема импульсного стабилизатора переменного напр жени ; на фиг. 2 - блок управлени  с подключенными к нему ключeвы fи элементами; на фиг. 3 - диаграммы напр жений в характерных точках схемы стабилизатора.FIG. 1 shows a pulse voltage regulator circuit; in fig. 2 - control unit with key f and elements connected to it; in fig. 3 - voltage diagrams at characteristic points of the stabilizer circuit.

Стабилизатор (фиг. 1) содержит дроссель 1, регулируемый преобразо-. ватель 2, состо щий из автотрансфор- матора 3 и двух двухпол рных ключевых элементов 4 и 5 (например, транзисторов , включенных в диагональ выпр мительного моста) , двухпол рных ключевых элементов 6 и 7, конденсатора 8 и блока 9 управлени . К выходным выводам стабилизатора подключена нагрузка 10.The stabilizer (Fig. 1) contains a choke 1, adjustable conversion. 2, consisting of an autotransformer 3 and two two-pole key elements 4 and 5 (for example, transistors included in a diagonal of the rectifying bridge), two-pole key elements 6 and 7, a capacitor 8 and a control unit 9. A load 10 is connected to the output pins of the stabilizer.

Выводы полуобмоток автотрансформатора 3 через ключевые элементы 4 и 5 подключены к общей шине, а средн   точка обмотки автотрансформатора 3 - к выходному выводу. При этом на полуобмотках автотрансформатора 3 вьшол- нено по отводу, которые соединены с первыми силовыми выводами 6 и 7 ключевых элементов, вторые силовые выводы которых через дроссель 1 подключены к входному выводу. К выходным выводам стабилизатора подключен конденсатор 8 и вход блока 9 управлени , первый, второй, третий и четвертый выходы которого вьтолнены гальванически разв занными и соединены с управл ющими входами соответственно ключевых элементов 4-7.The outputs of the semi-windings of the autotransformer 3 through the key elements 4 and 5 are connected to the common bus, and the middle point of the winding of the autotransformer 3 to the output terminal. At the same time, on the semi-windings of the autotransformer 3, there are extra branch pipes, which are connected to the first power terminals 6 and 7 of the key elements, the second power terminals of which are connected to the input terminal through the choke 1. A capacitor 8 and an input of the control unit 9 are connected to the output pins of the stabilizer, the first, second, third and fourth outputs of which are electrically isolated and connected to the control inputs of the key elements 4-7, respectively.

При этом ключевые элементы 6 и 7 (фиг. 2) выполнены в виде выпр мительных диодных мостов 11, в диагональ посто нного тока каждого из которых включены последовательно соединенные однопол рный ключевой элемент 12, например транзистор, управл ющий вход которого соединен с управл ющим входом соответствующего ключевого элемента, и одна из обмоток двухобмо- точного дроссел  13, шунтированна  последовательно соединенным диодом 14 и ре истооом 15, а диагональ перемен0The key elements 6 and 7 (Fig. 2) are made in the form of rectifying diode bridges 11, the diagonal of the direct current of each of which includes a series-connected unipolar key element 12, for example, a transistor, the control input of which is connected to the control input of the corresponding key element, and one of the windings of the double-wafer throttle 13, shunted by a series-connected diode 14 and a source of 15, and the diagonal of the change 0

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

ного тока каждого выпр мительного диодного моста 11 подключена к силовым выводам соответствующего ключевого элемента оA current of each rectifying diode bridge 11 is connected to the power terminals of the corresponding key element about

Блок 9 управлени  содержит датчик 16 амплитуды выходного напр жени , вход- которого подключен к входу блока 9 управлени , а выход через узел 17 сравнени  - к входам управлени  управл емых фазосдвигающих узлов 18 и 19, задающий генератор 20, пр мой выход которого соединен с входами синхронизации фазосдвигаюш х узлов 18 и 19, пр мой и инверсный выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго элементов 21 и 22 совпадений, выходы которых через элемент ИЛИ 23 соединены с первыми входами первого и второго элементов И-ПЕ 24 и 25, вторые входы которых подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам задающего генератора 20. Выходы элементов 21 и 22 совпадений и элементов И-ПЕ 24-25 подключены соответственно к первому - четвертому выходам блока 9 управлени  .Control unit 9 contains an amplitude sensor 16 of the output voltage, the input of which is connected to the input of control unit 9, and the output through comparison node 17 to the control inputs of controlled phase-shifting nodes 18 and 19, the master oscillator 20, the forward output of which is connected to the inputs synchronization of phase-shifted nodes 18 and 19, the direct and inverse outputs of which are connected to the inputs of the first and second elements 21 and 22, respectively, the outputs of which through the OR element 23 are connected to the first inputs of the first and second elements I-PE 24 and 25, the second inputs Which of them are connected respectively to the direct and inverse outputs of the master oscillator 20. The outputs of the elements 21 and 22 of coincidence and the elements I-PE 24-25 are connected respectively to the first - fourth outputs of the control unit 9.

Стабилизатор работает следук цим образом.The stabilizer works in the following way.

Напр жение на выходе стабилизатора складываетс  из входного напр жени  и низкочастотной составл ющей импульсов напр жени , по вл ющихс  между средней точкой обмотки автотрансформатора 3 и общей точкой ключевых элементов 6 и 7, форма низкочастотной составл ющей представл ет собой синусоиду с частотой сети. При этом высокочастотные составл ющие импульсов отфильтровываютс  дросселем 1 и конденсатором 8.The voltage at the output of the stabilizer is the sum of the input voltage and the low-frequency component of the voltage pulses that appear between the midpoint of the winding of the autotransformer 3 and the common point of the key elements 6 and 7, the shape of the low-frequency component is a sinusoid with the network frequency. In this case, the high-frequency components of the pulses are filtered by the choke 1 and the capacitor 8.

Стабилизаци  выходного напр жени  осуществл етс  автоматически блоком 9 управлени  изменением амплитуды и фазы низкочастотной составл ющей этих и hyльcoв напр жени . Амплитуда и фаза низкочастотной составл ющей измен етс  за счет регулировани  длительности и пол рности импульсов напр жени , по вл ющихс  между средней точкой обмотки автотрансформатора 3 и общей точкой ключевых элементов 6 и 7. The output voltage is stabilized automatically by the control unit 9 by changing the amplitude and phase of the low-frequency component of these and its voltage. The amplitude and phase of the low frequency component is varied by adjusting the duration and polarity of the voltage pulses that appear between the midpoint of the winding of the autotransformer 3 and the common point of the key elements 6 and 7.

Выполнение двухпсш рных ключевых элементов 6 и 7 в виде выпр мительных мостов 11, в диагонали посто нного тэка каждого из которых включены последовательно соединенные однопол рный ключевой элемент 12 и одна из обмоток двзгхобмоточного дроссел  13, шунтированна  последовательно соединенными диодом 14 и резистором 15, позвол ет исключить коммутационные перегрузки по току при переключении ключевых элементов, когда во врем  переходного процесса одновременно открыты оба ключевых элемента 6 и 7 и один из ключевых элементов 4, 5 регулируемого преобразовател  2, за счет этого увеличиваетс  надежность стабилизатора и сокращаютс  динамические потери на ключевых элементах. Пр этом построение схемы и принцип равлени  ключевыми элементами исключают одновременное открытое состо ни ключевых элементов 4 и 5 регулируемого преобразовател  2,The implementation of bipolar key elements 6 and 7 in the form of rectifying bridges 11, in the diagonal of a constant tank of each of which are connected in series one-polar key element 12 and one of the windings of two winding drossel 13, shunted by series-connected diode 14 and resistor 15, allows exclude switching overcurrent during switching of key elements, when both key elements 6 and 7 and one of the key elements 4, 5 of controlled n are simultaneously open during the transition process converter 2, thereby increasing the reliability of the stabilizer and reducing the dynamic losses on the key elements. In addition, the construction of the scheme and the principle of controlling the key elements exclude the simultaneous open state of the key elements 4 and 5 of the adjustable converter 2,

Действительно, во врем  переходного процесса при переключении ключевы элементов, когда одновременно могут быть открыты ключевые элементы 6 и 7 и один из ключевых элементов 4,5, часть обмотки трансформатора 3 нагружаетс  открытыми ключевыми элементами 6 и 7. Ток; через один из открытых ключевых элементов 4, 5 линейно зависит от токов через ключевые элементы 6 и 7, не пpeвышaюпц x токи через соответствующие обмотки дроссел  13, вход щие в их состав. Токи через об- мотки дроссел  13 не могут резко из- |Менитьс , тем самым исключаютс  коммутационные перегрузки по току во врем  переходного процесса.Indeed, during the transition process when switching key elements, when key elements 6 and 7 and one of key elements 4.5 can be opened simultaneously, part of the winding of transformer 3 is loaded with open key elements 6 and 7. Current; through one of the open key elements 4, 5 linearly depends on the currents through the key elements 6 and 7, not the superior x currents through the corresponding windings of the throttle 13, included in their composition. The currents through the windings of the throttles 13 cannot abruptly be caused by | | Metit, thereby excluding switching overcurrent during the transient process.

Поскольку длительность переходно- го процесса мала, ток через дроссель 1 за это врем  практически не измен етс , поэтому при описанном принципе управлени  ключевыми элементами сум- ма через ключевые элементы 6 и 7 одинакова до и после переключени  одного из них. Это позвол ет исклю- , чить коммутационные перегрузки по напр жению на ключевых элементах 6 и 7 из-за включени  в их состав дроссел  13, так как обмотки дроссел  выполнены одинаковыми, а до начала любого переходного процесса сумма токов через обмотки дроссел  13 бьта не меньше, чем абсолютное значение тока дроссел  1. После окончани  переходного процесса ток через дроссель 1 осталс  прежним, а сумма токов через обмотки дроссел  13 могла только увеличитьс , так как во врем  переходного процесса на них падает относи10Since the duration of the transition process is small, the current through the choke 1 remains almost unchanged during this time, therefore, with the described principle of controlling key elements, the sum through key elements 6 and 7 is the same before and after switching one of them. This allows you to eliminate switching voltage overloads on key elements 6 and 7 due to the inclusion of Drossel 13 in their composition, since the windings of Drossel are the same, and before the beginning of any transient process the sum of currents through the windings of Drossel 13 is not less than the absolute value of the current of the throttles 1. After the end of the transition process, the current through the choke 1 remained the same, and the sum of the currents through the windings of the throttles 13 could only increase, since during the transition process

тельно высокое положительное напр жение , увеличивающее энергию дроссел  13. Но положительна  разность между суммой токов через обмотки дроссел  13 и абсолютным значением тока через дроссель 1 не вызывает перегрузок по напр жению, так как разностньш ток, равный разности абсолютных значений тока через обмотку дроссел  13 и открытый ключевой элемент, в состав которого она входит, замыкаетс  на цепи: обмотка дроссел  13 и диодно-тре- зистивна  цепочка, ее шунтирующа , 5 параметры которой выбираютс  такими, чтобы избыточна  энерги , накопленна  дросселем 13 во врем  переходного процесса, полностью рассеивалась за период колебаний задающего генерато- 20 ра 20 блока 9 управлени .positive high voltage, which increases the energy of the throttles 13. But the positive difference between the sum of the currents through the windings of the throttles 13 and the absolute value of the current through the choke 1 does not cause overloads on the voltage, since the difference current equal to the difference of the absolute values of the current through the windings of the throttles 13 and the open key element in which it is included closes on the circuit: the winding of the throttle 13 and the diode-resistive chain, which is shunting, 5 whose parameters are chosen so that the excess energy stored The choke 13 during the transient process was completely dissipated during the oscillation period of the master oscillator 20 of the control unit 9.

Блок 9 управлени  работает следующим образом. Узел 17 сравнени  срдв- ниваёт напр жение, поступающее с выхода датчика 16 амплитуды выходного 25 напр жени , с опорным напр жением, из зависимости от разности этих напр жений сдвигает импульсы управл емых фазосдвигающих узлов 18 и 19 относительно импульсов задающего 30 генератора 20 (фиг. За). При этом им- пульсы на выходе фазосдвигающего узла 18 (фиг. Зб) отстают по фазе от импульсов задающего генератора 20, а импульсы на выходе фазосдвигающего узла 19 (фиг. Зв) опережают их.The control unit 9 operates as follows. Comparison node 17 compares the voltage coming from the output of sensor 16 to the amplitude of output voltage 25, with a reference voltage, depending on the difference between these voltages, shifts the pulses of the controlled phase-shifting nodes 18 and 19 relative to the pulses of the setting generator 30 of generator 20 (FIG. Behind). In this case, the pulses at the output of the phase-shifting unit 18 (Fig. 3b) are lagging in phase from the pulses of the master oscillator 20, and the pulses at the output of the phase-shifting unit 19 (Fig. 3 Sv) are ahead of them.

В результате мен етс  длительность импульсов на выходах элементов 21 и 22 совпадений (фиг. Зг, д), а следовательно , мен етс  врем  открытого состо ни  ключевых .элементов 4 и 5 регулируемого преобразовател  2 и, таким образом, скважность импульсов напр жени  между средней точкой обмотки автотрансформатора 3 и общей точкой ключевых элементов 6 и 1,,As a result, the duration of the pulses at the outputs of the elements 21 and 22 of coincidence (Fig. 3g, d) changes, and consequently, the time of the open state of the key elements 4 and 5 of the adjustable transducer 2 and, thus, the voltage ratio of the voltage pulses between the average the point of the winding of the autotransformer 3 and the common point of the key elements 6 and 1 ,,

При отсутствии импульсов на выходах элементов 21 и 22 совпадений (фиг. 3 г, д) на выходе элемента ИЛИ. 23 наблюдаетс  нулевой логичес- 0 кий уровень и, следовательно, на выходах элементов И-НЕ 24 к 25 - единичный логический уровень (Фиг.3е,ж) и поэтому одновременно открыты оба ключевых элемента 6 и 7.In the absence of pulses at the outputs of the elements 21 and 22 of coincidence (Fig. 3 g, d) at the output of the element OR. 23, the zero logical level is observed and, therefore, at the outputs of the AND-24 elements to 25 there is a single logical level (Fig. 3e, g) and therefore both key elements 6 and 7 are simultaneously open.

Причем при напр жении сети вьппе . номинального (фиг. 3, t t,) импульсы на выходе фазосдвигающего узла 18 (фиг. Зб) отстают по фазе от импульсов задающего генератора 20 (фиг. За)And when the network voltage is high. the nominal (Fig. 3, t t,) pulses at the output of the phase-shifting unit 18 (Fig. 3b) are out of phase with the pulses of the master oscillator 20 (Fig. 3a)

5five

00

5five

5five

более, чем на 1/4 периода его колебаний , а импульсы на выходе фазосдви- гающего узла (фиг. Зв) опережают их более, чем на 1/4 периода. Поэтому во врем  импульса на выходе элемента 21 совпадений (фиг. Зг) (а следовательно , и элемента ИЛИ 23) на выходахmore than 1/4 of the period of its oscillations, and the pulses at the output of the phase-shifting node (Fig. Sv) are ahead of them by more than 1/4 of the period. Therefore, during the pulse at the output of the coincidence element 21 (Fig. 3g) (and, therefore, the element OR 23) at the outputs

элементов П-НЕ 24 и 25 (фиг. 3 е, ж)elements П-НЕ 24 and 25 (fig. 3 е, ж)

имеютс  соответственно нулевой и еди- ,о чивает при напр жеш и сет и нижГно - ничныи логические уровни (за счетнального попеременное попарное пересдвига фаз ме зду импульсами на выхо-кпючение ключевых элементов 4 6 иthere are, respectively, zero and one, which, at a stress, sets the lower limit logic levels (for a numerical alternating pairwise phase relocation between pulses to the output of key elements 4 6 and

де элемента 21 совпадений и задающего 5, 7, а при напр жении сети выше но- генератора 20). А во врем  импульсаминального - попеременное попарноеde element 21 matches and specifies 5, 7, and when the network voltage is higher than the n-generator 20). And during the pulse-alternate pairing

на выходе элемента 22 совпадений переключение ключевых элементов 4 7output element 22 matches the switching of key elements 4 7

(.фиг. 3 Д) на выходах элементов 24 ии -5, 6.(.fig. 3 D) at the outputs of the elements 24 and -5, 6.

25 имеютс  соответственно единичныйВ результате, когда открыт один25 are correspondingly single. As a result, when one is open

и нулевой логические уровни (фиг.Зе, ж). В результате происходит попере-,and zero logical levels (fig.Ze, g). The result is a cross,

с частотой задающего генератора 20 блока 9 управлени , котора  много больше частоты сети. Ключевые элементы переключаютс  в течение соответствующего полупериода этих колебаний. Длительность их открытого состо ни  определ етс  блоком 9 управлени . Кроме того, блок 9 управлени  обеспеменное переключение попарно ключевых элементов 4, 7 и 5, 6.with the frequency of the master oscillator 20 of the control block 9, which is much higher than the frequency of the network. The key elements are switched during the corresponding half period of these oscillations. The duration of their open state is determined by control block 9. In addition, the control unit 9 ensures the provisional switching of key elements 4, 7 and 5, 6 in pairs.

При напр жении сети ниже номиналь- но го (фиг. 3, t tj) импульсы на выходе фазосдвигающего узла 18 (фиг. 36)When the network voltage is lower than the nominal (Fig. 3, t tj), the pulses at the output of the phase-shifting node 18 (Fig. 36)

из ключевых элементов 4 или 5, открыт и один из ключевых элементов 6 или 7,of the key elements 4 or 5, open and one of the key elements 6 or 7,

20 а между средней точкой автотрансформатора 3 и выводом дроссел  1 по вл ютс  высокочастотные импульсы напр жени , пол рность которых совпадает с пол рностью входного сигнала при20 a, high-frequency voltage pulses appear between the midpoint of the autotransformer 3 and the output of the throttles 1, the polarity of which coincides with the polarity of the input signal when

- jjju UHl ncUlcl Пии- jjju uhl ncUlcl pee

. 5 напр жении сети ниже номинального и. 5 network voltage below nominal and

30thirty

го- генератора 20 (фиг. 3 а) менее, чем на 1/4 периода его колебаний, а импульсы на выходе фазосдвигающего узла 19 (фиг. 3 в) опережают их менее , чем на 1/4 периода. Поэтому во врем  импульса на выходе элемента 21 совпадений (фиг. 3 г) на выходах элементов И-ИЕ 24 и 25 имеютс  соответственно единичньш и нулевой логические уровни (фиг. 2 е, ж). А во врем  .импульса на выходе элемента 22 совпа- 35 дений (фиг. 3 д) на выходах элементов 24 и 25 имеютс  соответственно нулевой и единичный логические уровни (фиг. 3 е, ж). В результате происходит попеременное переключение попарно ключевых элементов 4, 6 и 5, 7.go-generator 20 (Fig. 3 a) less than 1/4 of the period of its oscillation, and the pulses at the output of the phase-shifting node 19 (Fig. 3 c) are ahead of them less than 1/4 of the period. Therefore, during the pulse at the output of the coincidence element 21 (Fig. 3 g), at the outputs of the elements AND-24 and 25 there are, respectively, one and zero logic levels (Fig. 2e, g). And during the pulse at the output of the coincidence element 22 (Fig. 3e), the outputs of the elements 24 and 25 are, respectively, zero and one logic levels (Fig. 3e, g). As a result, alternating switching of key elements 4, 6 and 5, 7 occurs in pairs.

Таким образом, мен   сдвиги фаз между задающим генератором 20 и управл емыми фазосдвигак цими узлами 18 и 19, осуществл етс  требуемый закон переключени  ключевых элементов 4-7. Сдвиги фаз регулируютс  автоматически узлом 17 сравнени , подключенным своим выходом к управл ющим входам управл емых фазосдвигающих узлов 18 и 19. Напр жение на выходе узла 17 сравнени  линейно зависит от разности опорного напр жени  и напр жени , по« ступаклцего на его вход с выхода дат40Thus, by varying the phase shifts between the master oscillator 20 and the controlled phase shifting nodes 18 and 19, the required switching law of the key elements 4-7 is realized. The phase shifts are controlled automatically by the comparison node 17 connected by its output to the control inputs of the controlled phase-shifting nodes 18 and 19. The voltage at the output of the comparison node 17 linearly depends on the difference of the reference voltage and voltage, according to its input from the output 40

4545

5050

противоположна ей при входном напр жении вьше номинального (фиг. 3 з, соответственно при t i t,, и при t t). Частота .этих импульсов равна удвоенной частоте задающего генератора 20 блока 9 управлени . Когда же закрыты оба ключевых элемента 4 и 5, ключевые элементы 6 и 7 открыты, напр жение на обмотках автотрансформатора 3 равно нулю и входной ток стабилизатора (ток через дроссель 1) протекает через обе части полуобмоток автотрансформатора 3 и ключевые элементы 6 и 7. В этом случае обеспечиваетс  равенство выходного напр жени  входному напр жению.opposite to it when the input voltage is higher than the nominal (Fig. 3 h, respectively, at t i t ,, and when t t). The frequency of these pulses is equal to twice the frequency of the master oscillator 20 of the control unit 9. When both key elements 4 and 5 are closed, the key elements 6 and 7 are open, the voltage on the windings of the autotransformer 3 is zero and the input current of the stabilizer (current through the inductor 1) flows through both parts of the semi-windings of the autotransformer 3 and the key elements 6 and 7. B In this case, the output voltage of the input voltage is ensured.

Такое построение схемы позвол ет уменьшить коммутационные перегрузки в стабилизаторе, повышает ег о КПД и надежность.Such a construction of the circuit makes it possible to reduce switching overloads in the stabilizer, increases its efficiency and reliability.

Использование дроссел  1 и конденсатора 8 позвол ет улучшить форму выходного напр жени  и уменьшить пульсации входного тока. The use of throttles 1 and capacitor 8 allows to improve the shape of the output voltage and reduce the ripple of the input current.

Кроме того, использование меньшего количества ключевых элементов позвол ет уменьшить потери мощности в блоке 9 управлени .In addition, the use of fewer key elements reduces the power loss in control unit 9.

Особенно нагл дны преимуществаEspecially advantages

- . 4-wi- cnnu псилидны преимущества -. 4-wi- cnnu psilidny benefits

чика 16 амплитуды выходного напр же- 55 предлагаемого стабилизатора при на- .пр жении сети, равном номинальному.16 amplitudes of the output voltage of the proposed stabilizer with a network voltage equal to the nominal one.

.Ключевые элементы 4 и 5 регупируе- При этом ток нагрузки, дел сь попо- мого преобразовател  2 переключаютс  лам, протекает через обе части полу.Key elements 4 and 5 regupiru- At the same time, the load current, which is divided by the converter 2, is switched by the lam, flows through both parts of the floor

чивает при напр жеш и сет и нижГно - нального попеременное попарное перес частотой задающего генератора 20 блока 9 управлени , котора  много больше частоты сети. Ключевые элементы переключаютс  в течение соответствующего полупериода этих колебаний. Длительность их открытого состо ни  определ етс  блоком 9 управлени . Кроме того, блок 9 управлени  обеспеВ результате, когда открыт одинWhen the voltage is set, both the set and the low-voltage alternate pairwise peres the frequency of the master oscillator 20 of the control unit 9, which is much higher than the network frequency. The key elements are switched during the corresponding half period of these oscillations. The duration of their open state is determined by control block 9. In addition, the control unit 9 ensures that when one is open

из ключевых элементов 4 или 5, открыт и один из ключевых элементов 6 или 7,of the key elements 4 or 5, open and one of the key elements 6 or 7,

а между средней точкой автотрансформатора 3 и выводом дроссел  1 по вл ютс  высокочастотные импульсы напр жени , пол рность которых совпадает с пол рностью входного сигнала приand between the midpoint of the autotransformer 3 and the output of the drossel 1, high-frequency voltage pulses appear, the polarity of which coincides with the polarity of the input signal when

- jjju UHl ncUlcl Пии- jjju uhl ncUlcl pee

напр жении сети ниже номинального иnetwork voltage is below nominal and

напр жении сети ниже номинального иnetwork voltage is below nominal and

противоположна ей при входном напр жении вьше номинального (фиг. 3 з, соответственно при t i t,, и при t t). Частота .этих импульсов равна удвоенной частоте задающего генератора 20 блока 9 управлени . Когда же закрыты оба ключевых элемента 4 и 5, ключевые элементы 6 и 7 открыты, напр жение на обмотках автотрансформатора 3 равно нулю и входной ток стабилизатора (ток через дроссель 1) протекает через обе части полуобмоток автотрансформатора 3 и ключевые элементы 6 и 7. В этом случае обеспечиваетс  равенство выходного напр жени  входному напр жению.opposite to it when the input voltage is higher than the nominal (Fig. 3 h, respectively, at t i t ,, and when t t). The frequency of these pulses is equal to twice the frequency of the master oscillator 20 of the control unit 9. When both key elements 4 and 5 are closed, the key elements 6 and 7 are open, the voltage on the windings of the autotransformer 3 is zero and the input current of the stabilizer (current through the inductor 1) flows through both parts of the semi-windings of the autotransformer 3 and the key elements 6 and 7. B In this case, the output voltage of the input voltage is ensured.

Такое построение схемы позвол ет уменьшить коммутационные перегрузки в стабилизаторе, повышает ег о КПД и надежность.Such a construction of the circuit makes it possible to reduce switching overloads in the stabilizer, increases its efficiency and reliability.

Использование дроссел  1 и конденсатора 8 позвол ет улучшить форму выходного напр жени  и уменьшить пульсации входного тока. The use of throttles 1 and capacitor 8 allows to improve the shape of the output voltage and reduce the ripple of the input current.

Кроме того, использование меньшего количества ключевых элементов позвол ет уменьшить потери мощности в блоке 9 управлени .In addition, the use of fewer key elements reduces the power loss in control unit 9.

Особенно нагл дны преимуществаEspecially advantages

. 4-wi- cnnu псилидны преимущества. 4-wi- cnnu psilidny benefits

предлагаемого стабилизатора при на- пр жении сети, равном номинальному.The proposed stabilizer with a network voltage equal to nominal.

обмоток автотрансформатора 3 и оба ключевых элемента 6 и 7,windings of the autotransformer 3 and both key elements 6 and 7,

Поэтому потери мощности на автотрансформаторе преобразовател  и ключевых элементах меньше, чем в схеме известного стабилизатора, где ток нагрузки протекает через один ключевой элемент и одну часть обмотки (но он вдвое больший, поэтому там большие и омические потери в автотрансформаторе и потер  на ключевом элементе) и где, кроме того, протекает ток через всю обмотку автотрансформатора преобразовател  и ключевой элемент, через ко- торый соединены ее выводы, создава  таким образом потери мощности, которых нет в предлагаемой схеме.Therefore, the power loss on the autotransformer of the converter and the key elements is less than in the known stabilizer circuit, where the load current flows through one key element and one part of the winding (but it is twice as large, therefore there are large and ohmic losses in the autotransformer and the loss on the key element) and where, in addition, a current flows through the entire winding of the autotransformer of the converter and the key element through which its outputs are connected, thus creating power losses that are not present in the proposed circuit.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Импульсньш стабилизатор переменного напр жени , содержащий регулируемый преобразователь, состо щий из автотрансформатора , обмотка которого вьтолнена со средней точкой, первого и второго ключевь х элементов, которые включены между общей шиной и выводами папуобмоток автотрансформатора, на каждой из которых выполнено по отводу , к которым подключены первые силовые выводы третьего и четвертого ключевых элементов, соединенных вторыми силовыми выводами между собой, и блок управлени , состо вши из задающего генератора, пр мой выход которогоAn impulse voltage regulator containing an adjustable transducer consisting of an autotransformer, the winding of which is filled with a midpoint, the first and second key elements that are connected between the common bus and the terminals of the autotransformer, each of which has a branch to which it is connected the first power outputs of the third and fourth key elements connected by the second power outputs among themselves, and the control unit consisting of the master oscillator, the direct output of which th подключен к входам синхроьшзации двух управл емых фазосдвигающих узлов, входы управлени  которых соединены между собой, причем первый, второй, третий и четвертый выходы блоЛа управле- ки  подключены к управл ющем входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого ключевых элементов , о т л и ч а ю Dt и и с   тем, что, с целью увеличе ш  КПД и надежности за счет уменьшени  коммутационных перегрузок, в него введены дросconnected to the synchronization inputs of two controlled phase-shifting nodes, the control inputs of which are interconnected, with the first, second, third and fourth outputs of the control block connected to the control inputs of the first, second, third and fourth key elements, respectively, of T and L h dt and so that, in order to increase efficiency and reliability by reducing switching overloads, throttles are inserted into it JQ г Jq g 2020 30thirty 25 , 25, 5five сель и ко1щенсатор, а блок упрагзлеш   снабжен датчиком агтлитуды выходного напр жени , узлом сравнени , двум  элементами совпадеш1Й, элементом ИШ и двум  элементам -: И-НЕ-, причем объединенные вторые силовые хтыводы третьего и четвертого ключевых элементов через дроссель соединены с вxoдны выводом, средн   точка автотрансформатора под-.лючена к выходному выводу, с которым соединен иход блока управлени , а ко} денсатор включен между выходным выводом и общей шиной, при этом датчик a mлитyды выходного напр жени  входом подкпючен к входу блока упранпе ш 5 а выходом через узеп сравнешг  - к входам управлени  управл емых фазосдвигающих узлов, пр мые и инверсные выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго элементов совпаде- ш{й, вькoдa sи подключенных соответственно к первому и второму выходам блока управлени  и к первому и второму входам элемента ШП1, вход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов lf-ПЕ, вторые входы которых подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам задающего генератора, а выходы - соответственно к третьему и четвертому выходам блока упраште1ш ., кроме того, третий и четвертый ключевые элементы вьшол- нены в виде выпр мительных диодных мостов, в диагональ посто нного тока каждого из которых включены пос,ггедо- вательно соединенные однопшт рный ключевой элемент, управл ющий вход которого соединен с. управл ющим входом соответствующего ключевого элемента , и одна из обмоток дву собмоточ- ного дроссел , шунтированна  последовательно соединенным диодом и резистором , а диагональ переменного тока каждого выпр мительного диодпого моста подключена к силовым выводам соответствующего ключевого элемента.Seller and sensor, and the block is equipped with an output voltage aglitud sensor, a comparison node, two coinciding elements, an IS element, and two elements: NAND, and the combined second power terminals of the third and fourth key elements are connected to the output terminal through a choke, The middle point of the autotransformer is connected to the output terminal, to which the control unit is connected, and the capacitor is connected between the output terminal and the common bus, while the sensor is a minute of the output voltage connected to the input of the unit at the output of output 5 through the output of the comparison unit, to the control inputs of the controlled phase-shifting nodes, the forward and inverse outputs of which are connected to the inputs of the first and second elements of the match, respectively, and connected to the first and second outputs of the control unit and to the first and second inputs of the SHP1 element, the input of which is connected to the first inputs of the first and second elements lf-PE, the second inputs of which are connected respectively to the direct and inverse outputs of the master oscillator, and the outputs respectively to tert In addition, the third and fourth key elements are embodied in the form of rectifying diode bridges, the diagonal of the direct current of each of which includes the component, which is connectingly connected to the one-piece key element, the control input of which is connected to the control input of the corresponding key element, and one of the windings of the two winding chokes, shunted by a series-connected diode and a resistor, and the diagonal of the alternating current of each rectifying diode bridge is connected to the power terminals of the corresponding key element. &&