SU928326A1 - Стабилизирующий преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в устройствах электропитани  автоматики и вычислительной техники .

Известны стабилизирующие преобразователи напр жени , в состав которых вход т инвертирующа  схема на транзисторах, работающа  в двухтактном режиме, трансформатор с выходным выпр мителем, подключенный к выходу после него индуктивноемкост ный фильтр, и устройство управлени  и защиты .

Недостатками указанных преобразователей  вл ютс  относительно низкий КПД, мала  надежность, большие габариты, что объ  сн етс  наличием в них дополнительных импульсных потерь мощности от сквознь11х токов и подмагничивани  трансформатора , сложностью схемы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вллетс 

стабилизирующий преобразователь пос то нного напр жени , содержащий подключенные к раз.нопотенциальным входным зажимам два транзисторных ключевых элемента, трансформатор с выпр мителем, две диодные цепи и последовательно соединенные дроссель фильтра и конденсатор фильтра, к которому подключен блок управлени  и защиты ГЗ.

10

Недостатками этого преобразовател   вл ютс  низкий КПД мала  надежность, большие габариты.

Цель изобретени  - повышение КПД, надежности, уменьшение габаритов.

5

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизирующем преобразователе напр жени , содержащем подключенные к разнопотенциальным входным зажимам два транзистор20 ных ключевых элемента, трансформаторную цепь с основным выпр мителем , две диодные цепи, дроссель и конденсатор фильтра с подключенным к нему Плоком управлени  и защиты, транзисторные ключевые элементы соединены через дроссель фильтра между с.обой и через введенную среднюю точку дроссел  - с входом трансформаторной цепи., причем два одноименных силовых вывода транзисторных ключевых элементов соединены между собой соответственно через две введенные диодные цепи, дополнительный вход трансфйрматорной цепи соединен через регулирующий блок с блоком управлени  и защиты, дополнительный выход трансформаторной цепи через дополнительный выпр  митель соединен с основным выпр мите лем, и оба выпр мител  подключены к конденсатору фильтра. На фиг. 1 приведена структурна  схема стабилизирующего преобразова1;е ЛЯ,посто нного напр жени ; на фиг.2то же, упрощенный вариант. Стабилизирующий преобразователь посто нного напр жени  содержит подключенные к разнопот.енциальным входным зажимам 1 транзисторные ключе7 вые элементы 2 и 3, соединенные с ни ми диодные цепиД и 5, дроссель филь ра 6, средн   точка которого подключена к трансформаторной цепи с трансформаторами 7 и 8,соединенными с основным 9 и дополнительным 10 вып мител ми. Выпр мители соединены с ко денсаагором фильтра 11 и блоком у,п равлёни  и защиты 12, «подключенным к регулирующему блоку 13, в который вхрд т транзистор 1 и выпр митель 15- Элементы 2 и 3 с конденсаторами 16 и 17 образуют полумостовую схему инверто эа. Выходное напр жение преобразовател  снимаетс  с конденса тора М через зажимы 18. Стабилизирукйций преобразователь посто нного напр жени  работает следующим образом. При поступлении питающего напр ж ни  на зажимы 1 (фиг. 1) одновремен но начинают поступать пр моугольные импульсы управлени  поочередно На эл менты 2 и 3, в результате чего nocV ледние поочередно перевод тс  в насы щенное или обесточенное состо ние. Одновременно каждый из конденсаторов 1б и 17 зар жаетс  примерно до половины питающего напр жени . В результате поочередной коммутации 9лементов 2 и 3 на первичш 1г4 рбмотках трансформаторов 7 и 8 образуетс  пе 64 ременное напр жение, которое после трансформации и в.ыпр млени  выпр мител ми 9 и 10 начинает зар жать конденсатор 11, причемскорость зар да последнего, а , следовательно, и амплитуда токов через элементы 2 и 3, 7-10 ограничиваетс  дросселем 6. Величина выходного напр жени  преобразовател  (на конденсаторе 11) стабилизируетс  на заданном уровне с помощью цепи обратной св зи из элементов 12-15. Если напр жение на зажимах 1 минимально по величине, , блок управлени  и защиты 12 воздействует на регулирующий блок 13 так, что его транзистор 1 удерживаетс  в насыщенном состо нии. В результате трансформатор 8 замыкаетс  накоротко через выпр митель 15 и транзисTopjt , падение напр жени  на его первичней обмотке и на входе выпр мител  10 близко к нулю, и напр жение с выхода инвертора через трансформатор 7 и выпр митель 9 поступает на выходные зажимы 18 и конденсатор 11. При максимальной величине напр жени  на зажимах 1 блок 12 удерживает транзистор 14 в обесточенном состо нии . При этом ток через выпр митель 15 не протекает , напр жение на выходнь1е зажимы 18 поступает через оба выпр мител  9 и 10, причем выходное напр жение инвертора распредел етс  между первичными обмотками трансформаторов 7 и 8 пропорц1|онально их коэффициентам трансформации. Последние выбираютс  так, чтобы и в этом режиме работы напр жение на зажимах 18было равно первоначальному (заданному) значению. При промежуточных значени х напр жени  на зажимах 1 с помощью блока 12 и 13 оказываетс  большее или меньшее шунтирующее воздействие на трансформатор 8, вследствие чего осуществл етс  перераспределение напр жений между трансформаторами 7 и 8, а нап-, р жение на зажимах 18 поддерживаетс  равным заданному значению. Транзистор 14 и блок 13 может работать в режиме непрерывного или широтмо-импульсного регулировани . Уменьшение переменной составл ющей напр жени  на зажимах 18, т.е. сглаживание пульсаций , достигаетс  с помощью дроссел  фильтра 6, поддерживающего посто нней по амплитудному знамению ток в цеп х преобразовзтел , и конденсатора фильтра 11. В дон-ных режимах работы токи через диод-ные цепи t и 5 не протекают. При случайном или при аварийном исчезновении импульсов управлени  элементаим 2 и 3 , или при отключении преобразовател  , когда на обмотках дроссел  6 возникает пол рность напр жени , открываютс  диодные цепи k и 5 и избыток электромагнитной энер гии дроссел  6 возвращаетс  в источник питани  (зажимы 1),что защищает элементы 2 и 3 от перенапр жений. П|эи возникновении в преобразователе режимов сквозных токов или пбдмагничивани  трансформаторов дроссель 6 ограничивает ток через элементы 2 и 3, что защищает их от импульсных пе регрузок, повышает КПД и надежность преобразовател . При возникновении короткого замыкани  в нагрузке преоб разовател  ток короткого замыкани  в начальный период времени ограничиваетс  дросселем 6, что защищает элементы преобразовател  от перегрузки. В последующем блок управлени  и защиты 12 аварийным сигналом осуществл ет отключение элементов 2,3 и 13. При работе регулирующего блока 13 в режиме широтно-имульсного регулировани  реализованный в данном преобразователе вольтодобавочный способ регулировани  выходного напр жени  (путем коммутации трансформатора 8, вход щего I состав последовательной цепи трансформаторов 7 и 8) позвол ет уменьшить габариты сглаживающего фильтра и преобразовател  в целом, а также уменьшить амплитуду генерируемых коммутационных помех, а , следовательно,и габариты помехоподавл ющих фильтров (не показаны ) .

В данном преобразователе может 45.ыть использована также мостова  схе ма инвертора. В этом случае вместо последовательной цепи из конденсаторов 1б и 17 включаетс  втора  цепь из двух транзисторных коммутирующих элементов, диодных цепейи дроссел  со .средней точкой, аналогич на  цепи элементов 2-6, соедин ема  и коммутируема  идентичным образом.

При использовании данного преобразовател  дл  питани  нагрузки, малой мощности, когда нецелесообразно использовать вольтодобавочный, спо- . соб регулировани , схема предложенного преобразовател  может быть упрощена (фиг. 2). В данном варианте

283266

объединены между собой трансформаторы 7 и 8, выпр мители 9 и 10 (фиг. 1), а ункции регулирующего блока 13 выполн ют транзисторные 5 коммутирующие элементы 2 и 3. Принцип работы преобразовател  по фиг. 2 аналогичен предыдущему.

По сравнению с известным предло Q женный преобразователь имеет более высокий КПД, надежность и меньшие габариты, так как в нем включение дроссел  фильтра (сравнительно большой индуктивности) в цепь транзисJ5 торных коммутирующих элементов позвол ет эффективно защитить последние от импульсных перегрузок,в режимах сквозных токов и подмагничивани  трансформаторов уменьшить амJ- плитуду коммутационных помех. Вольтодобавочный способ регулировани , осуществл емый путем последовательного включени  трансформаторов в трансформаторной цепи, позвол ет

25 уменьшить габариты Сглаживающего .

фильтра и коммутационные помехи. Подключение выходных выпр мителей непосредственно к конденсатору фильтра позвол ет также повысить КПД и уменьшить коммутационные помехи, так

30 как при этом форсируетс  процесс запирани  диодов выпр мителей При смене пол рности напр жени  на трансформато .pax.Меньшее количество элементов в преобразователе (фиг. 2) существенно

5 упрощает преобразователь.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Стабилизирующий прес1бразовательпосто нного напр жени , содержащий подключенные к разнопотенциальным входным зажимам два транзисторных ключевых элемента, трансформаторную

   цепь с .основным выпр мителем, две ди-; одные цепи, дроссель и конденсатор фильтра с подключенным к нему бло ком управлени  и защиты, отличающийс  тем, что, с целью умень

   шени  габаритов, повышени  КПД и надежности , транзисторные ключевые элементы соединены через дроссель фильтра между собой и через введенную среднюю точку дроссел  - с входом трансформаторной цепи, причем два одноименных силовых вывода транзисторных ключевыхэлементов -соединены между собой соответственно через две введенные диодные цепи, дополнитель