SU1089730A1 - Регулируемый преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные транзистор и сглаживающий фильтр, вход которого зашунтирован обратным основным диодом, причем вывод свободного электрода транзистора соединен с одним из входных выводов, а фильтр включен параллельно выходным выводам, один из которых  вл етс  общим с другим входным выводом, тиристор, включенный в пр мом направлении относительно источника питани , а также систему управлени , выходами подключенную к цеп м управлени  транзистора и тиристора , отличающийс  тем, i что, с целью повышени  надежности путем принудительного выключени  тиристора при перегрузке по току в аварийных режимах, введены конденсатор, дополнительный диод и резистор,причем конденсатор и тиристор, дополнительный диод и резистор образуют соответственно две последовательные цепи, лерва  из которых включена параллельно транзистору, а втора  образует 00 встречно-параллельное соединение с со тиристором. 00

Description

11 Из(1бретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в различного рода системах электроснабжени  дл  преобразова ни  напр жени  первичного источника электроснабжерги  в посто нное регулируемое (либо стабил зированное) напр жение требуемого уровн . Известны регулируемые преобразова,тели просто нного напр жени , содерждщие регулирующий транзистор, сглаживающий фильтр, обратный диод, а также блок управлени  1 ,2 и З В регулируемых преобразовател х посто нного напр жени  Cl и 2 дл  снижени  динамических потерь, возникающих при включении регулирующего транзистора, последовательно с ним включен вспомогательный дроссель, шунтированньш диодом и гас щим резистором . Недостатком известных регул торов  вл етс  пониженный КПД за счет допол . нительного падени  напр жени  на вспо могательном дросселе и потерь мощноети в гас щем резисторе. В регулируемом преобразователе посто нного напр жени  С31 вспомогательный дроссель, шунтированный диодом и гас щим резистором, включен в цепь обратного диода. Недостатком указанной схемы  вл етс  также пониженньш КПД за счет до полнительных потерь мощности в гас щем резисторе. В регулируемом преобразователе по сто нного напр жени  С 2 дл  уменьше ни  коммутационных токов в силовой схеме последовательно с регулируюищм транзистором используетс  включение двухобмоточного дроссел , одна из об моток которого через диод подключена к источнику входного напр жени . Недостатком известньгх регул торов посто нного напр жени   вл етс  возникновение перенапр жений на вспомогательнок дросселе и элементах схемы в переходных режимах, что приводит к увеличению рассеиваемых мощностей на элементах гас щей цепи, на регули рующем транзисторе, в цепи обратного диода, к тепловому перегреву схемы и как следствие, к снижению надежности функционировани  регул торов. Кроме того, динамические потери, возникающие при включении регулирующ го транзистора и вызванные током короткого замыкани  через провод щий в это же врем  обратньй диод, устра02 йены не полностью, а лишь незначительно уменыпеиы. В этом случае ток короткого замыкани  ограничен величинами индуктивного и активного сопротивхпгний вспомогательного дроссел , которые выбираютс  с учетом энергетики схемы и не могут быть достаточно б(ЗЛЬШИМИ, Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  регулируемый преобразователь посто нного напр жени , содержащий последовательно соединенные транзистор и сглаживающий фильтр, вход которого зашунтирован обратным диодом, причем вывод свободного электрода транзистора соединен с одним из входных выводов, а фильтр включен параллельно выходным выводам, один из которых  вл етс  общим с другим входным выводом, например, включенный в пр мом направлении относительно источника питани , а также систем, управлени , выходами подключенную к цеп м управлени  транзистора и тиристора 41. Недостатком указанного регулируемого преобразовател  посто нного напр жени   вл етс  пониженна  надежность функционировани  из-за невозможности запирани  тиристора при перегрузках по току в аварийных режимах. Т(ри перегрузках по току и аварийного сн ти  отпирающих импульсов с.регулирующего транзистора тиристор остаетс  открытым , так как в первом случае энерги , накопленна  в дополнительной обмотке дроссел , не позвол ет уме.ньиштьс  его току и соответственно току тириЙ тора ниже тока удержани  и последний останетс  открытым, а во йтором случае тиристор также будет открытым, так как не откроетс  регулирующий транзистор, что приведет либо к повышению напр жени  на нагрузке до напр жени  источника питани , либо к В1з1ходу из стро  тиристора,. Цель изобретени  - повыщение надежности функционировани  регулируемого преобразовател  посто нного напр жени  путегб принудительного выключател  тиристора при перегрузках по току в аварийных режимах. Поставленна  цель достигаетс  тем, чго в регулируемый преобразователь посто нного напр жени , содержащий последовательно соединенные регулирующий транзистор и сглаживающий фильтр, вход которого зашунтирован обратньм основным диодом, причем вывод свободкого электрода транзистора соединен одним из входных выводов, а фильтр включен параллельно выходным выводам один из которых  вл етс общим с дру гим входным выводом, тиристор, включенный в пр мом направлении относительно источника питани , а также си тему управлени , выходами подключенную к цеп м управлени  транзистора и тиристора, введены конденсатор, допо нительный диод и резистор, причем ко денсатор и тиристор, дополнительный диод и резистор образуют соответственно две последовательные цепи, пер ва  из которых включена параллельно транзистору, а втора  образует встречно-параллельное соединение с тиристором. На фиг,1 показана структурна  схема регулируемого преобразовател  посто нного напр жени ; на фиг.2временные диаграммы, по сн ющие принцип работы преобразовател ; на фиг.З - один из возможных вариантов выполнени  структурной схемы системы управлени  с конкретной реализацией ее отдельных узлов. Регулируемый преобразователь посто нного напр жени  (фиг.1) содержи последовательно соединенные регулиру ющий транзистор 1 и сглаживающий фильтр 2, вход которого защунтирован обратным диодом 3, а выходы 4 и 5 образуют выход регулируемого преобразовател  посто нного напр жени . Параллельно регулирующему транзистор 1 установлены последовательно соединенные между собой тиристор 6 и конденсатор 7, причем тиристор включен в пр мом направлении относительно . входного напр жени . Встречно-параллельно тиристору 6 подключены последовательно соединенные между собой диод 8 и резистор 9. Регулируемый преобразователь посто нного напр жени  содержит также систему 10 управлени , выходами подключенную к цеп м управлени  регулирующего транзистора 1 и тиристора 6. Преобразователь работает следующи образом. При работе в режиме непрерывного тока дроссел  фильтра 2 обеспечивает с  така  очередность работы силовых ключей, при которой вначале открываетс  тиристор 6 на врем , достаточно дл  восстановлени  запирающих свойст обратного диода 3, принима  в свою анодную цепь ток нагрузки и ток коро кого замыкани  обратного диода 3, выключающегос  на этом этапе. При этом током тиристора 6 зар жаетс  конденсатор 7. Величина конденсатора 7 выбираетс  из услови  его зар да до напр жени  2...5 В на интервале коммутации обратного диода 3 и определ етс  величиной тока нагрузки и временем восстановлени  запирающих свойств обратного диода 3.После выключени  обратного диода 3 включаетс  регулирующий транзистор 1 и принимает на себ  ток нагрузки и разр дный ток конденсатора 7. При этом ток разр да конденсатора 7 протекает вначале через регулирующий транзистор 1 и тиристор 6, обеспечива  его форсированное запирание, а после восстановлени  тиристором 6 запирающих свойств в обратном направлении - через регулирующий транзистор, 1, диод 8 и резистор 9, который ограничивает величину тока разр да. Процесс включени  регулирующего транзистора 1 происходит в облегченном режиме благодар  малому напр жени  на нем в момент включени , которое равно сумме напр жений на открытом тиристоре 6 и конденсаторе 7. В аварийных режимах (короткое замыкание в нагрузке, выход из стро  обратного диода 3, случайное сн тие импульсов управлени  на регулирующем транзисторе 1, когда регулирующий транзистор 1 не обеспечивает выключени  .тиристора 6) происходит зар д конденсатора 7 до напр жени  источника питани  и тиристор выключаетс . После устранени  аварийной ситуации и повторном включении регулируемого преобразовател  посто нного напр жени  конденсатор 7 разр жаетс  ерез диод 8, регулирующий транзистор 1 и ограничивающий резистор 9, обеспечива  нормальное функциониррвание преобразовател . Система 10 управлени  регулируемого преобразовател  посто нного напр жени  (фиг.2) обеспечивает формирование на выходе двух последовательностей управл ющих импульсов: последовательности управл ющих импульсов 11 неизменной длительности, поступающих в цепь управлени  тиристором 6j последовательности управл ю1цих импульсов 12 с измен емой скважностью, поступающих в цепь управлени  регулирующего транзистора 1. В момент tg открываетс  тиристор 6и принимает в свою цепь импульс 13 тока, представл ющий собой сумму тока нагрузки и тока короткого замыкани  обратного диода 3, При этом током тиристора 6 зар жаетс  конденсат 7(диаграмма 14). В момент t включа етс  регулирующий транзистор 1, приг нима  на себ  ток нагрузки и разр дный ток конденсатора (диаграмма 15), а тиристор 6 выключаетс  за.счет ответвлени  его анодного тока через регулирующий транзистор 1 (t на диа рамме 13) и протекани  через него в обратном направлении разр дного тока конденсаторе 7 (интервал на ди аграмме 13), способствующего ускорен ному запиранию тиристора 6. После уменьшени  обратного тока тиристора до нул  конденсатор 7 продолжает раз р жатьс  через диод 8, резистор 9 и регулирующий транзистор 1 .(диаграмма 16). На фиг.З представлен возможный схемотехнический вариант выполнени  системы 10 управлени , реализующий вы шеприведенный алгоритм функционировани  предлагаемого преобразовател . Она состоит из задающего генератора 17э широтно-импульсного модул тора 18, схемы 19 совпадени  и двух усилителей 20 и 21 мощности. Широтноимпульсньш модул тор 18 содержит последовательно соединенные генератор 22пилообразного напр жени  и схему 23сравнени . Схема 19 совпадени  вы полнена в виде последовательно соединенных элементов 2И-НЕ 24 и 25. Один из входов элемента 24 через инвертор на элементе И-НЕ 26 соединен с выходом задающего генератора 17, а второй вход соединен с выходом широтно-импульсного модул тора 18. мотехническа  реализаци  задающих генераторов, усилителей мощности, reiнераторов п 1лообразного напр жени  и схем сравнени  широко известна из литературы, поэтому подробно останавливатьс  на них не будем. Задающий генератор 17 формирует последовательность импульсов 1 1 (фиг,2), которые через усилитель 21 поступают на управл ющий, электрод тиристора 6, Последовательность импульсов 11 поступают также на вход генератора пилообразного напр жени  22 широтно-импульсного модулйтора 18, на выходе которого вырабатываетс  линейно измен ющеес  напр жение 27. В результате сравнени  этого напр жени  с управл ющим напр жением 28,, которое (в режиме стабилизации)  вл етс  результатом измерени  выходного напр жени  преобразовател  относительно эталонного напр жени , на вьпсоде схемы 23 сравнени  формируетс  имтульсное напр жение 29, скважность которого зависит от величины управл ющего напр жени  28. Импульсное напр жение 29 поступает на один вход схемы 19 совпадени , на второй вход которой подаетс  последовательность импульсов 11. На выходе схемы 19 совпадени  формируетс  последователь- : ность импульсов 12, котора  через усилитель 20 поступает в управл ющую цепь регулирующего транзистора 1. Использование предлагаемого преобразовател  по сравнению с прототипом позвол ет повысить надежность функц онировани  преобразовател  благодар  принудительному выключению тиристора в аварийных режимах, уменьшить врем  выключени  тиристора более чемJB 2 раза расщирить диапазон регулировани ,а также увеличить частотный диапазон преобразовани  напр жени .

2

-ia

ff

tt гз

.l

I/I

УФи ,.3

Claims (1)

1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные транзистор й сглаживающий фильтр, вход которого зашунтирован обратным основным диодом, причем вывод свободного электрода транзистора соединен с одним из входных выводов, а фильтр включен параллельно выходным выводам, один из которых является общим с другим входным выводом, тиристор, включенный в прямом направлении относительно источника питания, а также систему уп равления, выходами подключенную к цепям управления транзистора и тирис тора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем принудительного выключения тиристора при перегрузке по току в аварийных режимах, введены конденсатор, дополнительный диод и резистор,причем конденсатор и тиристор, дополни тельный диод и резистор образуют соот ветственно две последовательные цепи, лервая из которых включена параллельно транзистору, а вторая образует встречно-параллельное соединение с тиристором.

   >

   1089780 ί