SU842752A1 - Обратимый стабилизатор посто нногоНАпР жЕНи - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к системам питани  посто нного тока и может быть использовано при разработке источников питани .

Известны обратимые стабилизаторы посто нного напр жени , регулирующий орган которых состоит из двух однотактных конверторов и сглаживающего фильтра 1 .

Недостаток таких стабилизаторов сравнительно узкий диапазон изменени  входных и выходных напр жений,а также повышенные массогабариты фильтра .

Наиболее близки к предлагаемому обратимые стабилизаторы посто нного напр жени , содержащие нерегулируемый источник посто нного тока, буферный аккумул тор, вольтдобавочный инвертор, реверсивный выпр митель и сглаживающий фильтр 2

Недостаток известных стабилизаторов - их сравнительно низкие КПД и надежность из-за протекани  в выпр мителе- нерегулируемых сквозных токов

Цель изобретени  -. увеличение КПД и надежности стабилизатора путем ограничени  величины сквозных токов.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в обратимом стабилизаторе посто

 нного напр жени , содержащем нере гулируемый источник посто нного тока , буферный аккумул тор, вольтдобавочный инвертор, реверсивный выпр митель и сглаживающий фильтр, выходы пр мого и обратного каналов реверсивного выпр мител  объединены через рабочие обмотки вновь введенных дросселей насьпдени , обмотки управлени 

0 которых подключены к дополнительному источнику тока.

На фиг. .1 показана принципиальна  схема обратимого стабилизатора посто нного напр жени ; на фиг. 2 - перемещение рабочей точки по кривой, намагничивани  магнитопроводов дросселей насыщени .

Стабилизатор содержит буферный аккумул тор 1, вольтодобавочный инвертор 2, нагруженный на трансформатор 3, реверсивный выпр митель 4, включающий в себ  пр мой канал с трансформаторами 5 и 6 и обратный канал 5 с трансформаторами 7 и8, дроссели 9 и 10 насыщени , дополнительный источник тока 11, сглаживающие дроссель 12 и конденсатор 13, нагрузку 14 и основной нерегулируемый источник 15 0 посто нного тока.

Аккумул тор 1 подключен одним полюсом к общей шине стабилизатора, а вторым - к средним точкам первичной и вторичной обмоток трансформатора 3. Крайние выводы первичной обмотки трансформатора соединены с инвертором 2, а крайние йыводы вторичной полуобмотки - со входами реверсивного выпр мител  4. Выходы последнего через рабочие обмотки дросселей 9 (И 10 подключены к сглаживающему дросселю 12, св занному с конденсатором 13, нагрузкой 14 и нерегулируемь1м источником 15 посто нного тока. Обмотки управлени  дросселей 9 и 10 соединены последовательно с дополнительным источником 11 тока.

Работа стабилизатора протекает следующим образом.

Если ток нагрузки 0,, больше,;Чем ток источника 15 , происходит разр д аккумул тора 1. При этом разр дный ток аккумул тора протекает по транзисторам 5 и 6 пр мого канала реверсивного выпр мител  4. За счет регулируемого фазового сдвига между моментами переключени  -транзисторов инвертора 2 и транзисторов 5 и 6 вы .пр мител  обеспечиваетс  такой режим , когда при любом напр жении на выходе аккумул тора U обеспечиваетс  посто нство напр жени  на нагрузке 14 (U(4 ) . В каждом полупериоде работы наблюдаетс  сначала сложение напр жений U и идд§(фиг. 1), а затем их вычитание.

В этом случае, если ток нагрузки становитс  меньше тока источника 15 (3,д. ) , стабилизатор автоматически переходит в режим зар да аккумул тора . Излишек тока J протекает по обратному каналу реверсивного выпр мител  в аккумул тор 1, а изменением фазового сдвига между моментами переключени  инвертора и выпр мител  достигаетс  посто нство выходного напр жени  стабилизатора и« .

Дл  lorOfчтобы стабилизатор автоматически переходил из режима зар да в режиЯ разр да и наоборот, плечи выпр мител  управл ютс  синхронными и синфазньлми пр моугольными напр жени ми. При этом в известных схемах стабилизаторов, в которых отсутствуют дроссели 9 и 10, по транзисторам выпр мител  4 и инвертора 2 протекают нерегулируемые сквозные токи в моменты переключени  транзисторов выпр мител  4. Это происходит из-за того, что включение одной пары , транзисторов выпр мител  осущестл етс  существенно быстрее, чем выключение противоположной пары транзисторов , в результате чего на врем рассасыван-и  носителей в запираемых транзисторах в выпр мителе 4 образуетс  короткозамкнутый контур. Этот контур включает в себ  последователное соединение транзисторов 5 и 8 ИJJИ 6 и 7- в зависимости от полупериода . Работа инвертора на такой короткозамкнутый контур приводит к заметному увеличению мощности потерь и снижению КПД стабилизатора. Кроме того , токовые и мощностные перегрузки транзисторов инвертора 2 и выпр мител  4 снижают надежность устройст- ва.

Дл  ограничени  сквозныхтоков в предлагаемом устройстве выходы пр мого и обратного каналов выпр мител  4 через дроссели насыщени  9 и 10 подключены к дросвелю 12. Эти дроссели оказываютс  внутри вышеуказанных контуров, что и обеспечивает ограничение сквозных токов.

Рассмотрим пример работы стабилизатора при разр де аккумул тора в момент переключени  транзисторов выпр мител .

Пусть транзисторы 5 и 7 к моменту времени t открыты, а транзисторы б - и 8 закрыты. По транзистору 5 и рабочей обмотке дроссел  10 протекает

5 ток разр да 3 3,/i . Этот ток создает в сердечнике дроссел  10 намагничивающий магнитный поток, при этом рабоча  точка В дроссел  10 может находитьс  на участке от А до С (фиг.2).

Q В режиме разр да на рабочей обмотке дроссел  9 ток не протекает, поэтому рабоча  точка указанного дроссел  оказываетс  смещенной в точку А.

В момент времени t происходит практически мгновенное открытие транзисторов б и 8 при открытых на врем  tp транзисторах 5 и 7. Это означает что при указанной на фиг. 1 пол рности добавочного напр жени  UgoS. P бочей обмотке Шд дроссел  9 через

0 открытые транзисторы 5 и 8 и насыщенный дроссель 10 (если приложитс  напр жение 2идоб- Начнетс  перемагничивание дроссел  9 по обмотке .

5 Так как величина 3„и)д (З.а))) выбираетс  таким образом, чтобы обеспечить минимальное насыщение средечника (точка А на фиг. 2), то ток перемагничив-ани  Зд 2Л , где З

0 холостого хода дроссел .

Таким образом, за врем  запирани  tp транзисторов 5 и 7 происходит перемагничивание сердечншса дроссел  9 током 23хх , что практически сводит к нулю ток в короткозамкнутом контуре ,

После закрыти  транзисторов 5 и 7 ток Лд становитс  равным нулю, а серечник дроссел  9 перемагничиваетс  током 0« по обмотке управлени  Шд

(точка А на фиг. 2). Дл  полного исключен 1  сквозных токов важно, чтобы за врем  tp не произошло полного перемагничивани  сердечника дроссел . Так как величина tp обычно не превытает одной 1-2 мкс друх микросекунд,

то габариты дросселей 9 и 10 получаютс  небольшими по сравнению с массой всего стабилизатора.

При работе стабилизатора в зар дном режиме, а также при иной пол рности напр жени  идо5. в моменты переключени  транзисторов выпр мител  4. ограничение сквозных токов осуществл етс  аналогичным образом.

Таким образом, введение дросселей 9 и 10 насыщени  в цепи каналов выпр мител  4 позвол ет ограничить нерегулируемые сквозные токи в силовых транзисторах стабилизатора, а тем самым повысить КПД и надежность последнего .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 160729, кл. G 05 F 1/54, 1964.

2.Авторское свидетельство СССР № 347751, кл. G 05 F.5/00, 1972.