SU1257790A1 - Преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитани . Цель изобретени  - улучшение качества выходного переменного напр жени  путем формировани  стабилизированного напр жени  с формой, близкой к синусоидальной. Параметры трансформатора (Тр) 10 выбираютс  таким образом, что в каждом полупериоде выходного напр жени  создаютс  услови  насыщени  сердечника Тр 10 при разр де конденсаторов 6, 7, 15 на первичную обмотку Тр IO. Обща  емкость конденсаторов 6, 7 и 15 выбрана таким образом, чтобы с индуктивностью первичной обмотки Тр 10 образовалс  контур, настроенный на частоту собственных колебаний, близкую к частоте блока управлени  12. Конденсаторы 6, 7, 15 и Тр 10 образуют стабилизатор напр жени  с феррорезонансом напр жений . За счет возможности разр да конденсаторов 6 и 7 через транзистор 3, диод 16 и первую обмотку дроссел  11 на полуобмотки 8, 9 созданы услови  гарантированного насыщени  Тр 10 и услови  «м гкого ввода стабилизатора в работу. 2 ил. i (Л /J гС) to ел 00

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитани  систем радиотехники , автоматики и вычислительной техники .

Цель изобретени  - улучшение качества выходного переменного напр жени  путем формировани  стабилизированного напр жени  с формой, близкой к синусоидальной.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразовател ; на фиг. 2 - осцил- лограммы на элементах преобразовател , по сн ющие принцип работы.

Инвертор содержит мостовой транзисторный инвертор 1 с транзисторами 2-5, первый и второй конденсаторы 6 и 7, первичные полуобмотки 8 и 9 выходного трансформатора 10, двухобмоточный дроссель 11, блок управлени  12, шунтирующие диоды 13 и 14, конденсатор 15, третий диод 16. По цепи питани  блок управлени  12 подсоединен к входным выводам преобразовател  (ие показан) и может быть выполнен по известной схеме генератора Роэра. Дл  уменьшени  выбросов (пиков) напр жени  на транзисторах мостового инвертора при их переключении параллельно конденсаторам могут быть включены в обратном направлении ди- оды.

На фиг. 2 изображены осциллограммы: Ui - напр жение на входе мостового транзисторного инвертора 1; Un - напр жение на обмотках дроссел  11; Ua - напр жение на обмотках выходного трансформатора 8 и 9; Ue, Uy - напр жение на конденсаторах 6 и 7; li - ток на входе мостового инвертора 1; Ii2, Ii5 - ток через диоды 12 и 15; Т - период коммутации транзисторов мостового инвертора 1.

Осциллограммы фиг. 2а соответствуют минимальному, а фиг. 26 - максимальному напр жению на входе преобразовател .

Преобразователь работает следующим образом.

На базы транзисторов 2, 5 и 3, 4 с вы- хода блока управлени  12 поочередно поступают отпирающие импульсы. В этом случае в первую половину периода управл ющего напр жени  блока управлени  12 ток проходит по цепи: от второго входного вывода преобразовател  через вторую об- мотку дроссел  11, переход коллектор-эмиттер транзистора 5, первый конденсатор 6, обмотки 9 и 8 выходного трансформатора 10, второй конденсатор 7 (диод 13), переход коллектор - эмиттер транзистора 2 к первому входному выводу преобразовател . При этом первый конденсатор 6 зар жаетс , а второй конденсатор 7, зар женный в предыдущий полупериод, разр жаетс  через обмотки 8 и 9, поскольку напр жение на втором конденсаторе 7 оказываетс  сложен- ным с входным напр жением преобразовател  (Ue, и, фиг. 2). Во второй полупериод управл ющего напр жени  блока управлени  12 ток проходит по цепи: второй входной вывод преобразовател , втора  обмотка дроссел  11, переход коллектор - эмиттер транзистора 4, второй конденсатор 7,об- мотки 8 и 9 выходного трансформатора ГО, первый конденсатор 6 (диод 14), переход коллектор - эмиттер транзистора 3, первый входной вывод преобразовател . При этом, второй конденсатор 7 зар жаетс , а первый конденсатор 6 разр жаетс  через обмотки 8 и 9 выходного трансформатора 10 (U фиг. 2). В первый полупериод управл ющего напр жени  блока управлени  12 при открытом состо нии транзистора 2 образуетс  также цепь разр да второго конденсатора 7 через третий диод 16 и первую обмотку дроссел  11 на полуобмотку 8 выходного трансформатора 10, а во второй полупериод управл ющего напр жени  при открытом состо нии транзистора 3 образуетс  цепь разр да первого конденсатора 6 через третий диод 16 и первую обмотку дроссел  11 на полуобмотку 9 выходного трансформатора 10. В результате ток в первичных полуобмотках 8 и 9 выходного трансформатора 10 мен ет направление в сравнении с первым полупериодом, а на обмотках выходного трансформатора 10 формируетс  переменное напр жение с частотой, задаваемой блоком управлени  12.

Параметры выходного трансформатора 10 (число витков полуобмоток 8 и 9 и сечение магнитопровода) выбираютс  таким образом , что в каждом полупериоде выходного напр жени  создаютс  услови  насыщени  сердечника выходного трансформатора 10 при разр де конденсаторов 6, 7, 15 на первичную обмотку выходного трансформатора 10. Обща  емкость конденсаторов 6, 7 и 15 выбрана таким образом, чтобы с индуктивностью первичной обмотки выходного трансформатора 10 образовалс  контур, настроенный на частоту собственных колебаний , близкую к частоте напр жени  блока управлени  12, т.е. конденсаторы 6, 7, 15 и выходной трансформатор 10 образуют стабилизатор напр жени  с феррорезонансом напр жений , в котором за счет возможности разр да конденсаторов 6 и 7 через транзисторы 3 и третий диод 16 и первую обмотку дроссел  11 на полуобмотки 8 и 9 созданы услови  гарантированного насыщени  выходного трансформатора 10 и услови  «м гкого ввода феррорезонансного стабилизатора в рабочий режим. Поэтому на обмотках выходного трансформатора 10 поддерживаетс  неизменное по величине среднее за полупериод значение напр жени .

Форма выходного напр жени  определ етс  переходными процессами в цеп х, содержащих емкости (конденсаторы 6, 7, 15) и индуктивности (дроссель 11 и трансформатор 10). В моменты коммутации транзисторов моста 1 (О, л, 2л,... фиг. 2) напр жение на его входе плавно нарастает и определ етс  индуктивностью дроссел  11 и величиной входного напр жени , при этом напр жение на соответствующем зар женном конденсаторе 7(6) до величины входного посто нного напр жени  оказываетс  сложенным с напр жением на входе моста и поступает на первичную обмотку выходного трансформатора 10. В результате формируетс  импульс входного тока (Ij фиг. 2), который определ ет насыщение сердечника выходного трансформатора JO. По мере уменьшени  напр жени  на обмотках дроссел  11 конденсаторы 6 и 7 разр жаютс  через третий диод 16 на соответствующие полуобмотки 8 и 9 и ток на входе мостового инвертора 1 уменьшаетс  (моменты времени т J,TJ ,Тз фиг. 2). В момент окончани  формировани  отрицательной полуволны выходного напр жени  зар д первого конденсатора 6 продолжает осуществл тьс  через шунтирующий диод 14 («1, а2, Iis, фиг. 2) за счет увеличени  напр жени  на входе мостового инвертора 1 (Ui фиг. 2). При формировании противоположной (положительной ) полуволны выходного напр жени  первый конденсатор 6, перезар жа сь, отдает энергию в нагрузку через шунтирующий диод 13 и дроссель 11, поэтому в моменты времени t,-г, tj-2Г входной ток 1 уменьшаетс  до нул . Из принципа работы следует, что напр жение на нагрузке имеет форму, близкую к синусоидальной с плавным переходом через ноль напр жени  и стабилизировано по среднему значению . Уменьшение третьей и п той гармоник выходного напр жени  может быть осуществлено известными средствами -

включением на выходе инвертора соответ

ствующих фильтров.

Таким образом, транзисторный мостовой инвертор 1, конденсаторы 6, 7, 15 диоды 13 14, 16 дроссель 11 и трансформатор 10 образуют схему феррорезонанс- ного стабилизатора напр жени , который обеспечивает также уменьшение коммутационных потерь на транзисторах инвертора . Такой феррорезонансный стабилизатор

напр жени  работает в широком диапазоне пределов изменени  входного напр жени . Верхний допустимый предел входного напр жени  практически определ етс  допустимым напр жением на транзисторах мостового инвертора и допустимым напр жением на конденсаторах 6 и 7 и при тех же массо- габаритных характеристиках, что и известные стабилизаторы с феррорезонансом токов , позвол ет в 1,5 раза увеличить допустимый (рабочий) диапазон изменени  входного напр жени .

, 0 0

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь посто нного напр жени , содержащий четыре транзистора, включенных попарно-последовательно, выходной трансформатор, крайние выводы первичных полуобмоток которого подключены к первым выводам первого и второго конденсаторов , и блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества выходного напр жени  путем формировани  стабилизированного напр жени  с формой, близкой к синусоидальной, в него введены третий конденсатор, подключенный параллельно указанным первичным полуобмоткам выходного трансформатора двухобмоточный дроссель, первый и второй шунтирующие диоды, подключенные анодами к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора и параллельно соответственно первому и второму конденсаторам, и третий диод, подключенный анодом к первому входному выводу преобразовател , а катодом соединенный через первую обмотку введенного двухобмоточного дроссел  с общим выводом первичных полуобмоток выходного трансформатора, причем втора  обмотка двухобмоточного дроссел  включена между вторым входным выводом преобразовател  и мостовым инвертором, образованным из упом нутых транзисторов, а вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к диагонали переменного тока мостового инвертора.

   difjr

   сКгЗГ

   all зг

   з(г ззг

   cfJua.Z