SU1267560A1 - Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к элект ротехнике, в частности к вторичным источникам питани . Цель изобретеНИН повышение КПД н надежности nj тем устранени  несимметричного ретчИ- ма работы, выходного трансформатора Устройство содержит широтно-импульсньй модул тор 1, генератор пилооб-разного напр жени  2, задающий гене- ратор 3, селектор 4, делитель часто ты (ДЧ) 5, усилитель (У) 6, транзис торы регулируемого инвертора, Id выпр митель (в) 11, фильтр- (ф) 12, (Л С У 13, суммирующее устройство 14, цепь обратной св зи, состо щую из У 20 и датчика несимметрии 15. Вве дение В 16, компаратора 18, Ф 17, коммутаторов 19 и 21 и подключение цепи обратной св зи к ДЧ 5 и суммирующему устройству 14 обеспечивает

Description

выравнивание длительности управл ю- щего сигнала Т 7-10, Схема регул  тора, суммиру сь с сигналом обрат- ,ной св зи, воздействует на ШИМ 1,

которьп измен ет фазу импульсов уп равлени  так, чтобы установилс  симметрична режим работы выходно го трансформатора. 2 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников питани  дл  радиоэлектронной аппа™ ратуры и в преобразовательной тех™ нике,

Цель изобретени  - повышение КПД и надежности путем устранени  несимметричного режима работы выходного трансформатора.

На фиг, 1 представлена схема пред ложенного устройства; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы сигналов устройства .

Стабилизированньй преобразователь посто нного напр жени  в посто нное содержит широтно- мпульсный модул ™ тор 1, модулирующий вход которого подключен к выходу генератора 2 пилообразного (треугольного) напр жв ни , который в свою очередь своим входом подключен к пр мому выходу задающего генератора 3 пр моугольных колебаний, а выход через селектор 4, первые входы которого подключены к пр мому и инверсному выходам задающего генератора 3 и входам двух триггеров делител  частоты 5, пр мые и инверсные выходы которых подключе ны к вторым входам селектора 4, и усилитель 6 импульсов подключен к %ходам транзисторов 7-10 регулируемого инвертора, выход которого посредством цепи обратной св зи по напр жению , содержащей последовательно соединенные выпр митель 11, фильтр 12, усилитель 13, подключен через суммирующее устройство 14 к входу посто нного тока широтно-импульсного модул тора 1 и обратную св зь по току, состо щую из датчика 15 несимметрии , вьтр мител  16, НС-фильтра 17, компаратора 18, первого коммутатора 19, усилител  20, второго коммутатора 21, причем указанный дат чик 15 несимметрии своей первой обмоткой включен последовательно и сог- ласно с первичной обмоткой выходного трансформатора 22, второй обмоткой последовательно с вторичной обмоткой

5 трансформатора 22, а третьей обмот кой подключен к входу выпр мител  16, выход которого подключен к одно му из входов компаратора 18 непосреД ственно, а к другому - через фильтр

О 17, выход компаратора подключен к управл ющему входу первого коммута тора 19, вход которого подключен в свою очередь к третьей обмотке дат- иика 15 несимметрии, а выход - к вхо-

5 ду усилител  20, пр мой выход которо го подключен к первому входу второго коммутатора 21, а инверсный выход - к второму входу того же самого коммутатора , объединенный выход которо-

0 го подключен через второй вход сум- мирующего устройства 14 к входу по посто нному току широтно импульсного модул тора 1, Управл ющие входы вто рого коммутатора 21 подключены к пр мому и инверсному выходам второго триггера делител  5 частоты, 23 - индикатор напр жени 

Устройство работает следующим образом .

На фиг, 2 приведены временные диаграммы , по сн ющие работу стабилизированного преобразовател  напр жени  без цепи обратной св зи по току на магничивани , причем: 24 - сигнал

5 на пр мом выходе задающего генератора 3 пр моугольных колебаний;. 25 - сигнал на выходе генератора 2 пилообразного (треугольного) напр жени ; 26 сигнал на пр мом выходе первого

0 триггера делител  5 частоты; 27 - « сигнал на пр мом выходе второго триггера делител  5 частоты; 28 - сигнал на выходе широтно-импульсного модул тора 1; 29 - сигнал на выходе пер-

5 вой схемы И селектора 4 импульсов; 30 - сигнал на выходе второй схемы И

31

селектора 4 импульсов; 31-34 - -выходные сигналы соответственно на первом втором, третьем и четвертом выходах селектора импульсов; ЗЗ-Зв - выход ные сигналы соответственно на первом втором, третьем и четвертом выходах усилител  6 импульсов; 39 сигнал на выходе преобразовател  напр жени  (сигнал на первичной обмотке силового трансформатора .22)о

Диаграммы на фиг 2 Приведены дл  случа  идеального режима работы преобразовател . Йеслмметри  работы преобразовател  или его параметров приводит к отклонению от симметричного цикла перемагничивани  сердечника выходного трансформатора инвертора и приводит к одностороннему намагничиванию последнего, которое про вл етс  в искажении формы и увеличении амплитуды намагничивающего тока,

На фиг, 3 показаны импульсы 40 намагничивающего тока в состо нии одностороннего намагничивани  сердеч ника. Эти импульсы (имеющие равные вольт-секундные площади) снимают с третьей обмотки датчика 15 несимметрии , выпр мл ютс  выпр мителем 16 (диаграмма 41) л поступают на пр мой вход компаратора 18, на инверсны вход которого поступает сигнал с выхода фильтра 17 (например, КС-фильтра ), пропорциональный среднему значению выпр мленного напр жени  импульсов тока намагничивани . На выходе компаратора 18 формируютс  управл ющие импульсы (диаграмма 42) первого коммутатора, который подключает импульсы тока намагничивани  на врем  действи  этих импульсов к входу усилител  20 (диаграмма 43), Таким образом, на вход усилител  подаютс  сигналы, отображающие в некотором масштабе максимальные значени  токов в положительный и отрица- тельный полупериоды работы преобразовател . Усилитель 20 (инерционное звено) вьщел ет усредненный сигнал из сигнала 43 (диаграмма 44) и ийвертирует последний. Пр мой и инверсный сигнал с выхода усилител  20 поступает на коммутатор 21, на выходе которого под действием переключакицих сигналов от второго триггера делите- л  5 формируетс  сигнал 45, амплиту да которого пропорциональна небалан- су тока намагничивани .

604

Сигнал 45 поступает на вход суммирующего устройства 14, где происходит суммирование данного сигнала с сигналом усилител  13 обратной св зи. Суммарный сигнал сравниваетс  на мо- дул торе с сигналом пилообразного напр жени  (диаграмма 46 )„ Воздействие сигнала с выхода коммутатора 21 на вход суммирующего устройства приводит к установлению такой длительности полуволн напр жени  на первичной обмотке трансформатора, котора  обеспечивает симметричное значение максимального тока намагничивани  в течение двух полупериодов напр жени  и, следовательно, отсутствие одностороннего намагничивани  сердечника.

Выходное напр жение стабилизированного преобразовател  приведено на диаграмме 47. Импульсы управлени  транзисторами преобразовател  приведены на диаграммах 48, 49.

Допустим имеет место .асимметри  выходного, напр жени  преобразовател  вследствие неравных времен рассасывани  силовых транзисторов Эта асимметри  вьфажаетс  в разных длительност х полуволн выходного Напр жени  47 (на диаграмме показано штриховыми лини ми)

Claims (1)

1. В момент t равенства напр жего1  выходного сигнала yci-шител  13 обратной св зи по нар жению и сигнала пилообразного напр жени  включаютс  транзисторы 7 и 9, к первичной обмотке трансформатора 22 прикладьшаетс  напр жение питани  преобразовател  напр жени . В момент t снимаетс  отпирающий импульс транзистора 9, но последний выключаетс  .в момент t после рассасывани  неосновных носителей и восстановлени  напр жени  а данном транзисторе. Через врем  p t - t разрешаетс  подача отирающего импульса на транзистор 10. Это осуществл етс  специальной схеой , включаемой в схему усилителей 6 мпульсов (на фиг, 1 не показана) дп  исключен 1  сквозных токов между смежными транзисторами. Работа этой схемы здесь не рассматриваетс . В мент tj включаетс  транзистор 10 и первична  обмотка трансформатора 22 замыкаетс  накоротко через транзисторы 7 и 10 (либо шунтирующий диод, на фиг. 1 не показан), напр жение на обмотке равно нулю. В этом режиме происходит разр д тока намагничива- ВИЯ трансформатора, В момент t по даетс  управл ющий импульс на отпира вне транзистора 8, но этот импульс пройдет на входную цепь данного транзистора только носле выключени  транзистора 7 через врем  t tg 4- . В момент t- на первичной обмот ке трансформатора 22 по вл етс  напр жение питани  преобразовател , В момент t,o снимаетс  включающий импульс с транзистора 10 и подаетс  импульс на транзистор 9, Вследствие малого времени рассасывани  транзистора 10 импульс на транзистор 9 по даетс  практически без вс кой задерж ки. После включени  транзистора 9 на ступает режим короткого замыкани  выходного трансформатора через транзисторы8 и 9, Далее процесс повтор етс , В результате разного времени рас сасывани  транзисторов преобразова тель имеет неравные по длительности полуволны выходного напр жени  По ложительна  полуволна выходного напр жени  имеет длительность t - t Разна  а отрицательна  длительность полуволн приводит к одностороннему намагничиванию трансфор матора, к одностороннему возрастанию максимального значени  тока намагничивани , которое фиксируетс  схемой регулировани  тока намагничивани  (узлы 16 21 на фиг, ), Схема регул тора вырабатывает сигнал И., , который, суммиру сь с сигналом обрат ной св зи по напр жению Up основного контура регулировани , воздействует на модул тор 1, последний измен ет фазу импульсов 49 управлени  Так, чтобы установилс  симметричный режим работы преобразовател  по току намаг ничивани  выходного трансформатора. Люба  асимметри  преобразовател  приводит к изменению амплитуды и формы тока намагничивани  сердечника выходного трансформатора, Обнару жить нартупающее насыщение трансформатора задолго до его по влени , Kor да увеличение первичного тока i, еще незаметно, можно только при помощи датчика тока намагничивани  трансфор матора, которьй выполн ет операцию i (U 1, - IH Регулирование, выпол не;нное с использованием такого датчи ка, эффективно при несимметрии любого рода, в том числе и нагрузки, и в этом смысле оно  вл етс  универсальным . Предложенный регул тор осуществл ет непрерывное регулирование намагничивающего тока в зависимости от величины несимметрии максимальных значе НИИ его на интервалах положительного и отрицательного полупериодов выходного напр жени f Устранение несимметричного режима работы выходного трансформатора приводит к снижению амплитудного тока в транзисторах инвертора, что повышает КПД и надежность устройства. Формула изобретени  Стабилизиров анный преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий силовые транзисторы, выходной трансформатор и блок управлени , включающий в себ  последовательно соединенные задающий генератор, генератор пилообразного напр жени  и широтно-импульсный модул тор, а также делитель частоты, входы которого подключены к пр мому и инверсному выходам задающего генератора, селектор, управл ющие входы кoтopo o подключены к выходу широтно-импульсного модул тора , задающего генератора и делител  частоты, усилитель, управл ющие входы которого подключены к выходам селектора, а выходы - к силовым транзисторам , цепь обратной св зи регулировани  по выходному напр жению, подключенную к одному входу суммирующего устройства, выходом соединенного с управл ющим входом широтно-импульсного модул тора, цепь обратной св зи по току намагничивани  выходного трансформатора, состо щую из датчика несимметрии тока намагничивани  и усилител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД и надежности путем устранени  несимметричного режима работы выходного трансформатора, введены вьшр митель, компаратор, фильтр и два коммутатора, причем выход датчика несимметрии тока намагничивани  соединен с входом вьтр мител  и сигнальным входом первого коммутатора, а выход выпр мител  подключен к одному входу компаратора непосредственно , а к другому - через фильтр, выход компаратора подключен к управл ющему входу первого коммутатора.

   712675608 ,

   выход которого подключен к входу входы которого подключены к выходам усилител , пр мой и инверсный выходы делител  частоты, а выход - к друго- которого подключены к сигнальным му входу суммируьщего устройдам второго коммутатора, управл ющие ства.

   24

   J

   /vXivl gg r

   ж;

   IIM:

   фиг. 2

   Щиг.З