SU752667A1 - Конвертор - Google Patents

Description

Союз Советских Социалистических Республик	О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ	(11>752667
	(6f) Дополнительное к авт. свид-ву -
	(22)3аявлено 11.07.78 (21)2644370/24-07	(5I)M. .Кл?
Государстввнный комитет	с присоединением заявки № -	Н 02 М 3/335
СССР	(23)Приоритет _ *
ла делам изобретений	0публиковано30.07.80. Бюллетень №28	(53)УДК621.314.
и открытий	Дата опубликования описания 01.08.80	.57(088.8)

(72) Авторы изобретения

В. Б. Архангельский и В. М. Козлов (71) Заявитель (54) КОНВЕРТОР

Изобретение относится .к силовой преобразовательной технике и может быть применено при разработке источников питания мощных радиопередающих устройств.

При работе передатчика на резкопеременную нагрузку появляется необходимость⁵ изменять выходное· напряжение источника питания с помощью изменения опорного напряжения с сохранением выходной мощности, т.е. при увеличении выходного напряжения ток нагрузки уменьшается, а при уменьшении увеличивается.

Известны конверторы со стабилизиро ванным выходом, в которых регулирование осуществляется путем широтно-шмпульсной ' модуляпии[1} и f2j.

Недостатком этих устройств является уменьшение КПД при увеличении напряжения питающей сети и уменьшении ВЫ15 «одного напряжения, i к

Известны также устройства, состоящие из инвертора, выпрямителя, фильтра, схемы ^сравнения, усилителя сигнала ошибки, в котором в качестве регулирующего эле мента применено реактивное сопротивление [з].

Основным его недостатком является узкий>диапазон стабилизации выходного ' напряжения и повышенный коэффициент пульсаций выходного напряжения.

Наиболее близким по техническоД*сущности к предлагаемому является устройство, которое состоит из двух одинаковых усилителей мощности, входы которых присоединены к общему задающему генератору - один непосредственно, а другой через фазосдвигающее устройство, управляющий вход соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, входы которого связаны с выходным выводом и источником опорного Напряжения, причем вторичные обмотвки трансформаторов усилителей мощности соединены последовательно и через выпрямитель и фильтр подключены к выходным выводам м.

Недостатком данного преобразователя является снижение КПД при увеличении напряжения питакхцей сети и уменьшении

266 7 выходного напряжения, а также увепиче- , ние импульсного коллекторного тока тран-. зисторов усилителя мощности, что приводит к увеличению количества транзисторов в усилителе мощности, и как следствие; $ к увеличению веса и габаритов источника.

Увеличение коллекторного тока объясняется тем, что при уменьшении выходного напряжения длительность паузы при переходе через О увеличивается, а длительность импульса тока коллектора уменьшается, так как нагрузка потребляет постоянную мощность, амплитуда коллекторного тока увеличивается.

Кроме того, при работе на высокой частоте преобразования (Г=2О кГц) мощность рассеяния на транзисторах усилителя мощности в основном определяется динамическими потерями, а так как динамические потери равны где Т_Ср - длительность фронта выключения транзистора, f - частота преобразования, (J - напряжение питающей сети, 3 - импульсный ток коллектора, то отсюда, видно, что динамические поте-; ри увеличиваются при увеличении напряжения сети, при .увеличении тока коллектора, который увеличивается при уменьшении выходного напряжения. Все это приводит к уменьшению КПД.

Цель изобретения - увеличение КПД, уменьшение массы и габаритов устройства.

Поставленная цепь достигается тем, что в устройстве содержащем два одинаковых усилителя мощности с выходными трансформаторами, вторичные. обмотки которых соединены последовательно и через выпрямитель и фильтр связаны с выходными выМдами, усилитель сигнала ошибки с опорным элементом, задающий генератор, подключенный ко входу одного из усилителей мощности непосредственно, а ко входу другого через фазосдвигающее устройство, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя сигнала ошибки, к выходным выводам подключена цепь из Двух последовательно включенных в обратном направлении диодов, точка соединения которых подключена к точке’Со единения вторичных обмоток упомянутых трансформаторов.

На чертеже приведена структурная схема конвертора.

Конвертор содержит задающий генератор 1, два усилителя 2 и 3 мощности, присоединенные к задающему генератору один непосредственно, а другой через фазосдвигающее устройство 4, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя 5 сигнала ошибки, входы которого соединены с выходными выводами 6 и 7 и источником 8 опорного напряжения, причем вторичные обмотки трансформаторов 9 и 10 усилителей мощности соединены последовательно и через выпрямитель 11 (диоды 12-15) и фильтр 16, содержащий дроссель 17 и конденсатор 18, подключены к выходным выводам, цепь 19, состоящую из двух последовательно соединенных в обратном направлении диодов 20 и 21, причем точка соединения диодов подключена к точке соединения вторичных обмоток трансформаторов 9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

С задающего генератора 1 напряжение прямоугольной формы поступает на усилитель 2 мощности и на фаз о сдвигающее ²⁵ устройство 4. С фазосдвигающего устройства 4 напряжение прямоугольной формы, но сдвинутое по фазе относительно напряжения, снимаемого с задающего генератора 1, поступает на усилитель 3 мощ³⁰ ности. На выходе усилителей 2 и 3 мощности имеются трансформаторы 9 и 10, вторичные обмотки которых соединены последовательно. Напряжение на обмотках трансформаторов 9 и 10 могут ³⁵ либо совпадать по направлению, либо иметь противоположное направление.

Допустим, что в некоторый момент времени напряжение на обмотках , трансформаторов 9 и 10 совпадает по ⁴⁰ направлению. Ток 3^ протекает.от начала, через диод 12, Обмотку дросселя 17 фильтра 16, сопротивление нагрузки, обмотку N2 дросселя 17, диод 15 к концу обмотки W- Энергия, запасенная в дроо45 ^J селе

Когда напряжение на обмотках транофор_Jo маторов 9 и 10 меняется, на противоположное, т.е. начало ЭДД-Оконец ^,(-), начало (-) конец ток Uj протекает от начала ХХЦ через диод 12, обмотку дросселя 17, сопротивление нагрузки, ₅₅ диод 21 к концу обмотки , а ток 3^ . протекает от конца обмотки через диод 14, обмотку N4 дросселя 17, сопротивление нагрузки, диод 21 к началу обмотки '5 752667

Энергия, запасенная в дросселе равна так как Νή = N2 то из условия сохранения энергии ⁼ ё>2⁼ Зу Следовательно, величина тока вторичных обмоток трансформаторов 9 и 10 в течении всего времени работы остается постоянной, а направление совпадает с полярностью напряжения данной обмотки. Выходное напряжение источника питания изменяется как в зависимости от сдвига фаз между вторичными обмотками трансформаторов 9 и 10, Так как величина тока вторичных обмоток остается постоянной в течение всего времени, то ток через коллекторы транзисторов усилителей мощности неизменный в течении всего полупериода независимо от величины выходного напряжения.

При изменении напряжения питающей сети величины тока, протекающего через коллектор изменяется обратно пропорционально.

Таким образом, динамические потери не зависят ни от выходного напряжения, ни от напряжения питающей сети.

Основным положительным эффектом предлагаемого устройства является уве- , личение выходной мощности, увеличение КПД, уменьшение веса и габаритов устройств.

Предлагаемое устройство можно применять при построении конверторов, ис пользуемых для питания оконечных каскадов мощных радиопередающих устройств.

Claims (4)

1. Изобретение относитс  .к силовой преобразовательной технике и может быть применено при разработке источников питани  мощных радиоперепающих устройств При работе передатчика на резкопеременную нагрузку ро вл етс  необзЛэаимос измен ть выхопнобнапртжение источника питани  с помощью изменени  опорного напр жени  с сохранением выходной мощности , т.е. при увеличении выходного напр жени  ток нагрузки уменьшаетс , а при уменьшении увеличиваетс . Известны конверторы со стабилизированным выходом, в которых регулирование осуществл етс  путем широтао--импуль& ной модул пйи{Т и 2}. Недостатком этих устройств  вл етс  уменьшение КПД при увеличении напр жени  питающей сети и уменьшении выходного напр гкени . . Известны также устройства, состо щие из инвертора, вы пр митеп , фильтра, схемы: ;равнени , усилител  сигнала ошибк в котором в качестве регулирующего айе .мента применено реактивное сопротивпение З. Основным его недостатком  вл етс  узкийдиапазон стабилизации выходного напр жени  и повышенный коэффициент п льсаций выходного напр жени . Наибопее близким по техническоД сущности к прецлагаемо}угу  вл етс  устройство , которое состоит из авух одинаковых усилителей мощности, входы которых присоединены к общему задающему генератору - оаин непосредственно, а другой через фааосдвнгающее устройство, управл ющий вход соединен с выходом усгшител  сигнйла ошибки, вхоаы которого св заны с выходным выводоту к источником опорного йапр жени , причем вторичные обмотчки трансформаторов усилителей мощности соединены лос едоватепьно и через вььпр мптель и фильтр подключены к вькоань М выводам . Недостатком данного преобразовател   вл етс  снижеи е КПД при увеличении вапр женш питакщей сети и уменьшении выходного напр жени , а также увепиче- , ние импульсного коллекторного тока транзисторов усилител  мощности, что приводит к увеличению количества транзисторов в усилителе мощности, и как спедствие , к увеличению веса и габаритов источника. Увеличение коллекгорного тока объ он етс  тем, что при уменьшении выходного напр жени  длительность паузы при нерехоце через О увеличиваетс , а дли- iо тельность импульса тока коллектора уменьшаетс , так как нагрузка потребл ет поото иную мощность, амплитуда коллекторкого тока увеличиваетс . Кроме того, при работе на высокой тоте преобразовани  ( кГц) мощность рассе ни  на транзисторах усилител  мощности в основном определ етс  динамичеокими потер ми, а так как динамические потери равны20 ,,, где TCP длительность фронта выключени  транзистора, f - частота преобразовани , и - напр жение питающей сети, О - импульсный ток коллектора, то отсюда, видно, что динамические поте-; ри увеличиваютс  при увеаичении напр жени  сети, при .увеличении тока коллектора , который увеличиваетс  при уменьшении выходного напр жени . Все это приводит к уменьшению КПД. Цель изобретени  - увеличение КПД, уменьшение массы и габаритов устройства Поставленна  цель достигаетс  тем, чт в устройстве содержащем два одинаковьк усилител  мощности с выходными трансформаторами , вторичные, обмотки которых соединены последовательно и через выпр  митель и фильтр св заны с выходными BHftvaaMH, усилитель сигнала ошибки с опорным элементом, задающий генератор, подключенный ко входу одного из усн.литв пей мощности непосредственно, а ко вхооу другого через фазосдвигающее устройство , управл юший вход которого соединен с выходом уа1лител  сигнала ошибки, к выходным выводам подключена цепь из йвух последовательно включенных в обрат йом направлении диодов, точка соединен которых подключена к точкесоединени  вторичных обмоток упом нутых трансформаторов . На чертеже приведена структурна  сае ма конвертора. Конвертор содержит задающий генера-. тор 1, два усипнтеп  2 и 3 мощности. присоепиненные к задающему генератору один непосредственно, а другой через фпзосдвигакхцее устройство 4, управл ющий вход которого соединен с выходом усилител  5 сигнала ощибки, ВХОДЬЕ которого соединены с выходными выводами 6 и 7 и источником 8 опорного напр жени , причем вторичные обмотки трансформаторов 9 и 10 усилителей мощности соединены последовательно и через вьшр митель 11 (диоды 12-15) и фильтр 16, содержащий цроссепь 17 и конденсаЧхэр 18, подключены к выходным выводам, цепь 19, состо щую из двух последовательно соединенных в обратном направлении диодов 2О и 21, причем точка соединени  пиоцов подключена к точке соедкнени  вторичных обмоток трансформаторов 9 и 10. Устройство работает следующим образом . С задающего генератора 1 напр жение пр моугольной формы поступает на усилитель 2 мощности и на фаз о сдвигающее устройство 4. С фазосдвигающего устройства 4 напр жение пр моугольной формы, но сдвинутое по фазе относительно напр жени , снимаемого с задающего генератора 1, поступает на усилитель 3 мощности . На выходе усилителей 2 и 3 мощности имеютс  трансформаторы 9 и 10, вторичные обмотки которых соединены последовательно. Напр жение па обмотках jy. ,(у трансформаторов 9 и 10 могут либо совпадать по направаению, либо иметь противоположное направление. Допустим, что в некоторый момент времени напр жение на обмотках W.,} трансформаторов 9 и 10 совпадает по направлению. Ток 0 протекает.от начала. М через диод 12, обмотку дроссел  17 фильтра 16, сопротивпение нагрузки, обмотку N2 дроссел  17, диод 15 к котщу обмотки 2- Энерги , запасенна  в дрооС &пе .) Когда напр жение но обмотках трансформаторов 9 и 1О мен етс , на противоположное , т.е. начало Y/(-)кoнeц (-}, начало Wii (-) конец . 2 протекает от начала )У через диод 12, обмотку дроссел  17, сопротивпение нагрузки, диод 21 к концу обмотки W , а ток О-, протекает от конка обмотки Wg через диод 14, обмотку N дроссел  17, согфотивление нагрузки, диод 21 к началу обмотки )(/2.. 57 Энерги , запасенна  в дросселе равна (3,;.U/N2 так как N N2 то из услови  сохранени  энергии а, 02 азл Слеповательно, величина тока вторичных обмоток трансформаторов 9 и 1О в течении всего времени реботы остаетс  посто нной, а направление совпадает с пол рностью напр жени  аанной обмотки. Выходное напр жение источника питани  измен етс  как в зависимости от савира фаз межпу вторичными обмотками трансформаторов 9 и 10. Так как вег1ИЧ1гаа тока вторичных обмоток остаетс  посто в ной в течение всего времени, то ток через коллекторы транзисторов усилителей мощности неизменный в течении всего полупериода независимо от величины выходного напр жени . При изменении напр жени  питающей сети величины тока, протека ощего через коллектор измен етс  обратно пропорпио- нально. Таким образом, динамические потери не завис т ни от выходного напр жени , ни от напр жени  питающей сети. Основным положительным эффектом предлагаемого устройства  вл етс  увеличение выходной мощноеш, увеличеинсКПД , уменьщение веса и габаритов устройств , ГГреалагаемое устройство можно пргь7 пользуемых дл  питани  оконечных каскаЦОБ мощных рапиоперепающих устройств. Формула изобретени  -Конвертор, содержащий два одинаковых усилител  мощности с выходными трансформаторами , вторичные обмотки которых соединены поспедовательно и через вьь пр митель и фильтр св заны с выходными выводами, усилитель сигнала ошибки с опорным элементом, задающий генератор, подключенный ко входу одного из усилителей мощности непосрепственно, а ко входу другого через фазосавигающее уст ройство , управл ю(ций вхоп которого оооаинен с выходом усилител  сигнала ошиб- . ки, отличающийс  тем, чт, с пелью повышени  КПД, уменьшени  массы и габаригов, к его выходным выводам подключена цепь из двух последовательно включенных в обратном направлении диодов , точка соединени  которых подключена к точке соединени  вторичных обмоток упом т-тых трансформаторов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США К 3143816, кл. Н 02 М 3/32, 1972.
2. 2.Авторское свиетепьство СССР . 545051, кл. К О2 М 3/155 1977.
3. 3.Авторское свипетельство СССР . 170554, кл. G05 F 1/68, 1965.
4. 4.Авторское свитетольство СССР № 14О883, кл. Н О2 М 3/335, 1961.