SU849185A1 - Обратимый стабилизатор посто нногоНАпР жЕНи - Google Patents

Description

Изобретение относится к системам питания постоянного тока и может быть использовано при разработке вторичных источников питания.

Известны обратимые стабилизаторы постоянного напряжения, регулирующий орган которых состоит из двух однотактных конвейеров и сглаживающего LC фильтра П] .

Недостатком данных стабилизаторов является сравнительно узкий диапазон, изменения входных и выходных напряжений .

Известны также обратимые вольтореверсивные стабилизаторы постоянного напряжения, регулирующий орган которых состоит из вольтодобавочного инвертора, прямого и обратного управляемых выпрямителей и сглаживающего LC-фильтра [2].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является обратимый стабилизатор, содержащий систему электропитания, которая состоит из аккумулятора и источника ограниченной мощности и регулирующего органа, состоящего из вольтодобавоч-. ного инвертора, прямого и обратного ⁵ управляемых вентилей и сглаживающего фильтра, подключенного к источнику ограниченной мощности и выходным выводом Гз].

Недостатками таких стабилизаторов ⁰ являются их сравнительно низкие КПД и надежность.

Цель изобретения - увеличение КПД и надежности стабилизатора.

Указанная цель достигается тем, что общая точка одного выпрямителя соединена с общей точкой другого вы- прямителя через дополнительно введенный сглаживающий дроссель.

,₀ На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого стабилиза- . тора.

Стабилизатор состоит из аккумулятора 1, вольтодобавочного инвертора

849185 4 ’выходе стабилизатора устанавливается напряжение, равное и _+п -£^иАКк*и_А05)ФЧидкк-ид_Оп)(т~к) ₅ 4112~ т------ ------где t - время, в течение которого наблюдается сложение напряжений ^иАКК^и I

Т - период коммутации транзисторов .

В известном стабилизаторе, в котором общие точки выпрямителей объединены, одновременное переключение тран· 15 зисторов выпрямителей сопровождается протеканием по ним сквозных токов, что вызывает существенную подгрузку инвертора и снижение КПД. Наличие сквозных токов объясняется 20 тем, что транзисторы выпрямителей не могут мгновенно закрыться, что ‘ приводит к образованию короткозамкнутых контуров, включающих в ' себя одно плечо прямого и одно плечо обратного выпрямителей.

В предлагаемом стабилизаторе внутри аналогичного контура включен дроссель 9, который практически исключает протекание по выпрямителям сквоз³⁰ ных токов. Пусть, например, в некоторый момент времени t при указанной полярности напряжения Цдф^на базы транзисторов 5 и 7 приходят запирающие сигналы, а на базы транзис³⁵ торов 6 и 8 - отпирающие. Транзисторы 6 и 8 открываются практически мгновенно, а транзисторы 5 и 7 определенное время еще находятся в открытом состоянии. Поэтому через открыт?

⁴⁰ тые транзисторы 5 и 8 к дросселю 9 приложится напряжение, что вызывает протекание внутри контура 5-9-8 дополнительного тока где Lg - индуктивность дросселя 9.

За время рассасывания tp ток ί достигает своей максимальной величины

W--йд'Р ‘

После закрытия транзистора 5 ток ί протекает ко контуру 6-9-8 в соответствии с законом

2(икэ*Цд)_4.

^9 ^{Р l}9 ’

2, трансформатора 3, реверсивного выпрямителя 4, состоящего из прямого и обратного управляемых выпрямителей 5, 6 и 7, 8 сглаживающих дросселей 9 и 10, емкости 11 и нагрузки 12. Ко входу стабилизатора подключен аккумулятор 1, а к выходу - источник .13 ограниченной мощности. Инвертор 2 подключен к первичным полуобмоткам трансформатора 3, вторичные полуобмотки которого своими крайними выводами связаны с прямым и обратным управляемыми выпрямителями 5, 6 И 7, 8. Общая точка выпрямителя 5, 6 соединена с общей точкой выпрямителя 7 , 8 через сглаживающий 'дроссель 9. Кроме того, общая точка выпрямителя 7, 8 подключена ко входу сглаживающего LC-фильтра 10, 11, соединенного с нагрузкой 12.

Стабилизатор работает следующим образом.

Инвертор 2 обеспечивает на выходе трансформатора 3 прямоугольное напряжение Вд_оддобавки. В зависи- 25 мости от соотношения мощности потребления нагрузкой 12 и мощности источника 13 стабилизатор может работать в двух разных режимах: режиме заряда и режиме разряда аккумулятора 1. В обоих режимах транзисторы прямого 5, би обратного 7, 8 выпрямителей переключаются синхронно и противофазно. Кроме того, транзисторы обоих выпрямителей, соединенные с одним и тем же выводом вторичной полуобмотки трансформатора, переключаются синхронно и синфазно.

В режиме разряда аккумулятора 1 нагрузка 12 потребляет мощность большую, чем мощность, которую способен отдать источник 13. Недостаток энергии покрывается за счет разряда аккумулятора 1. Ток аккумулятора протекает по прямому выпрямителю и дросселям 9 и 10. Стабилизация выходного напряжения U^pU^ocyществляется за счет изменения фазового сдвига между моментами переключения транзисторов инвертора и моментами переключения транзисторов прямого и обратного выпрямителей. Поэтому в течение одной части каждого полупериода работы инвертора 2 наблюдается сложение напряжений U ^и ₃а в течение второй части вычитание и^^из ид^_к. При этом на где и_кэ и и_д напряжение на открытых транзисторе и диоде .

Так как выбором Lg всегда можно добиться, чтобы значение i=i(tp) бы- 5 ло значительно меньше величин рабочих токов обоих выпрямителей, то обеспечиваются условия для существенного снижения мощности потерь в выпрямителе и инверторе. Кроме того, 10 устранение ’'сквозных токов исключа ет перегрузку транзисторов, а следовательно, повышает надежность всего стабилизатора.

Нетрудно убедиться, что сквозные 15 токи в схеме отсутствуют и при работе стабилизатора в режиме заряда аккумулятора, когда зарядный ток протекает по выпрямителю 7, 8.

При необходимости общие точки обо- 20 их выпрямителей могут меняться местами подключения к дросселям 19 и 10.

Claims (3)

1. 2, трансформатора 3, реверсивного вьщр мител  4, состо щего из пр мого и обратного управл емых выпр мителей 5, 6 и 7, 8 сглаживаницих дрос селей 9 и 10, емкости 11 и нагрузки 12. Ко входу стабилизатора подключе аккумул тор 1, а к выходу - источни . 13 ограниченной мощности. Инвертор 2 подключен к первичным полуобмоткам трансформатора 3, вторичные полуобмотки которого своими крайними выводами св заны с пр мым и обра ным управл емыми вьшр мител ми 5, 6 И 7, 8. Обща  точка выпр мител  5, соединена с общей точкой вьшр мйтел  7, 8 через сглаживающий т;россель 9. Кроме того, обща  точка выпр мител  7, 8 подключена ко входу сглаживающего LC-фильтра 10, 11, соединенного с нагрузкой 12. Стабилизатор работает следующим образом. Инвертор 2 обеспечивает на выходе трансформатора 3 пр моугольное напр жение U gдобавки. В зависимости от соотношени  мощности потре лени  нагрузкой 12 и мощности источ ка 13 стабилизатор может работать в двух разных режимах: режиме зар да и режиме разр да аккумул тора 1. В обоих режимах транзисторы пр мого 5, 6 и обратного 7, 8 выпр мителей переключаютс  синхронно и проти вофазно. Кроме того, транзисторы обоих выпр мителей, соединенные с одним и тем же вьшодом вторичной полуобмотки трансформатора, переклю чаютс  синхронно и синфазно. В режиме разр да аккумул тора 1 нагрузка 12 потребл ет мощность большую, чем мощность, которую способен отдать источник 13. Недостаток энергии покрываетс  за счет раз р да аккумул тора 1. Ток аккумул тора протекает по пр мому вьшр мителю и дроссел м 9 и 10, Стабилизаци  выходного напр жени  о ществл етс  за счет изменени  фазового сдвига между моментами переклю чени  транзисторов инвертора и моментами переключени  транзисторов пр мого и обратного выпр мителей. Поэтому в течение одной части каждо го полупериода работы инвертора 2 наблюдаетс  сложение напр жений ид и liig а в течение второй части вычитание ,- При этом на выходе стабилизатора устанавливаетс  напр жение, равное и )i4UAKK-UAon)(T-t) 1 12т где t - врем , в течение которого наблюдаетс  сложение напр жений JAKKИ I Т - период коммутации транзисторов . В известном стабилизаторе, в котором общие точки выпр мителей объединены , одновременное переключение транзисторов выпр мителей сопровождаетс  протеканием по ним сквозных токов , что вызывает существенную подгрузку инвертора и снижение КПД. Наличие сквозных токов объ сн етс  тем, что транзисторы выпр мителей не могут мгновенно закрытьс , что приводит к образованию короткозамкнутых контуров, включающих всеб  одно плечо пр мого и одно плечо обратного вьшр мителей В предлагаемом стабилизаторе внутри аналогичного контура включен дроссель 9, который практически исключает протекание по выпр мител м сквозных токов. Пусть, например, в некоторый момент времени t при указанной пол рности напр жени  базы транзисторов 5 и 7 приход т запирающие сигналы, а на базы транзисторов 6 и 8 - отпирающие. Транзисторы 6 и 8 открываютс  практически мгновенно, а транзисторы 5 и 7 определенное врем  еще наход тс  в открытом состо нии. Поэтому через открыт тые транзисторы 5 и 8 к дросселю 9 приложитс  напр жение, что вызьшает протекание внутри контура 5-9-8 дополнительного тока . . Lg . где Lg - индуктивность дроссел  9. За врем  рассасьшани  tp ток i достигает своей максимальной величины . 4405. После закрыти  транзистора 5 ток i протекает ко контуру 6-9-8 в соответствии с законом , 2Л. .2(икэ1М-Ь Ьд Lg 58 где и.. и Од - напр жение на открытых транзисторе и диоде . Так как выбором Lg всегда можно добитьс , чтобы значение (tp) было значительно меньше величин рабочих токов обоих выпр мителей, то обеспечиваютс  услови  дл  существен ного снижени  мощности потерь в выпр мителе и инверторе. Кроме того, устранение сквозных токов исключает перегрузку транзисторов, а следовательно , повышает надежность всего стабилизатора.. Нетрудно убедитьс , что сквозные токи в схеме отсутствуют и при работе стабилизатора в режиме зар да аккумул тора, когда зар дный ток про текает по выпр мителю 7, 8. При необходимости общие точки обо их выпр мителей могут мен тьс  места ми подключени  к дроссел м 19 и 10. Формула изобретени  Обратимый стабилизатор посто нного -напр жени , содержащий систему 56 электропитани , котора  состоит из аккумул тора и источника ограниченной мощности,и регулирующего органа, состо щего из вольтодобавочного инвертора , пр мого и обратного управл емых вентилей и сглаживающего фильтра, подключенного к источнику ограниченной мощности и выходным выводам, отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  КПД и надежности стабилизатора, обща  точка-одного выпр мител  соединена с общей точкой другого Выпр мител  через дополнительно введенный сглаживающий дроссель. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторскоесвидетельство СССР № 160729, кл. G05 F 1/54, 1964.
2. 2.Авторскоесвидетельство СССР № 340022, кл. Н02 J 7/32, 1972.
3. 3.Авторскоесвидетельство СССР № 347751, кл. G05 F 5/00, 1972.