Способ управления двухтактным трансформаторным стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к вторич- , ным источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является упрощение алгоритма управления. Цель достигается тем, что управление двухтактным трансформаторным стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное производят путем коммутирования с постоянной частотой суммы напряжений источника постоянного напряжения и напряжения , возникающего на дросселе относительно первичной обмотки трансформатора . При этом стабилизацию выходного напряжения осуществляют изменением индукции насыщения сердечника трансформатора путем его ортогонального подмагничивания. 5 ил. с со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И} (50 4 G O5 F 1/46 с с ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) . 3825236/24-07 (22) 14.12.84 (46) 23.08.87. Бюл. N - 31 (72) В.И.Хандогин и А.И.Иванов-Цыганов (53) 621.316.722.1-(088.8) (56) Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И.Конева. — М.: Совет-. ское радио, 1976, вып. 8, с. 92.

Электронная техника в автоматике. .Под ред. Ю.И.Конева. — М,: Советское радио, 1977, вып. 9, с. 88 ° (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХТАКТНЫМ.

ТРАНСФОРМАТОРНЫМ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕ-, НИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является упрощение алгоритма управления. Цель достигается тем, что управление двухтактным трансформаторным стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное производят путем коммутирования с постоянной частотой суммы напряжений источника постоянного напряжения и напряжения, возникающего на дросселе относительно первичной обмотки трансформатора. При этом стабилизацию выходного напряжения осуществляют изменением индукции насьпцения сердечника трансформатора путем его ортогонального подмагничивания. 5 ил.

)3

Изобретение относится к электро= технике, в частности к преобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано предпочтительно в преобразовательной технике во вторичных источниках питания, предназначенных для обеспечения стабильным напряжением различных функциональных узлов и устройств радиоэлектронной aIIпаратуры.

Цель изобретения — упрощение алгоритма управления.

На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения преобразователя постоянного напряжения в постоянное; на фиг.2 — примеры конкретной реализации узла управления; на фиг.3— эпюры, поясняющие работу устройства; на фиг.4 — пример конкретной реализации трансформатора с ортогональной обмоткой; на фиг.5 — векторная диаграмма индукций в сердечнике трансформатора, поясняющая работу трансформатора.

Устройство, реализующее способ управления, состоит из двухтактного усилителя 1 мощности, выполненного на трансформаторе 2 со средней точкой, подключенной через дроссель 3 к одной из шин источника постоянного напряжения, а к вторичной обмотке 4 трансформатора 2,подключены выпрямитель 5 и фильтр 6. Формирователь 7 симметричного прямоугольного напряжения подключен к входу двухтактного усилителя 1 мощности, а дополнительная обмотка 8, размещенная на сердечнике трансформатора 2 ортогонально основным, соединена с источником постоянного напряжения через регулятор 9, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя через узел 10 управления.

Узел 10 управления может быть выполнен в импульсном или линейном варианте. Для импульсного варианта (фиг.2а) узел 10 управления состоит из усилителя ll сигнала ошибки, к входам которого подключены делитель 12 выходного напряжения и источник 13 опорного напряжения, а его выход соединен с одним входом коммутатора 14, другой вход которого соединен с генератором 15 пилообразного напряжения, Для линейного варианта (фиг.2б) узел 10 управления состоит из усилителя 11 сигнала ошибки,,к входам которого подключены делитель 12 выход32284

5

45 ного напряжения и источник 13 опорного напряжения.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

В линейном режиме (режим А) при подаче на вход устройства постоянного напряжения и симметричного прямоугольного напряжения от формирователя 7 транзисторы усилителя 1 мощности попеременно находятся в проводящем и закрытом состояниях. Причем с выхода устройства через узел 10 управления (фиг,2б) передается открывающий сигнал на вход регулятора 9.

Последний открывается, и через дополнительную обмотку 8 начинает протекать ток, вызывающий возникновение поперечной индукции В„ (В„

I>12 — где I — ток через регуIñP лятор 9; К вЂ” число витков в дополнительной обмотке; 1, — средняя дли Г на магнитной силовой линии). Тогда индукция в основных обмотках трансформатора опре еляется ,В В 1

Вх з )32 (1) в

При отсутствии тока через регуля-. тор 9 индукции в сердечнике изменяется от -В до В, где !В < В 5

P (фиг.3а). При появлении тока через регулятор часть полупериода в сердечнике трансформатора индукция постоянна и определяется равенством (1), т.е. трансформатор находится в режи1 ме насыщения. На этом этапе напряжения на обмотках трансформатора равны нулю, а через дроссель протекает ток, обеспечивающий накопление энергии. При переключении транзисторов усилителя 1 мощности к обмотке трансформатора 2 прикладывается напряжение, наведенное на обмотке дросселя 3, и напряжение, питающее устройство. На выходной обмотке наводится напряжение, которое передается в накопительньп элемент 6 и в нагрузку.

Изменяя значение подмагничивающего тока через дополнительную обмотку 8, изменяют выходное напряжение. При замыкании цепи обратной связи с использованием узла 10 выходное напряжение стабилизируется при воздействии всевозможных дестабилизирующих факторов.

В импульсном синхронизированном с частотой коммутации Е„ режиме (ре45

Способ управления двухтактным трансформаторным стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное с накопительным дросселем во входной цепи и выпрямителем с емкостным фильтром в цепи вторичной обмотки трансформатора, включающий коммутирование с постоянной частотой суммы напряжений источ3 13322 жим Б) узел 10 управления содержит дополнительные элементы : компаратор и генератор пилообразного напряжения, который связан с формирователем 7

5 симметрично го прямо угольно го напряжения. В этом режиме индукция может изменяться в меньших интервалах по отношению к линейному режиму до начала насьпцения сердечника трансформатора (фиг.Зб). Далее после равенства развертывающего напряжения (от генератора 15 пилообразного напряжения) и напряжения сигнала ошибки переходит в режим насьпцения регулятор 9 и трансформатор 2 насьпцается. Время перехода трансформатора в режим насьпцения определяется величиной которая зависит от индуктивности дополнительной обмотки 8 и скорости пе- gp реключения регулятора 9. Обычно величина t не превьппает 0,5-0,8 мкс. При смене йолярности управляющих импульсов процессы повторяются (фиг.3б).

В импульсном несинхронизируемом 25 режиме (релейный или квазисинхронизируемый режим f„ » f„„, режим В) связи между формирователем 7 симметричного прямоугольного напряжения и узлом 10 управления нет или же синхронизация генератора пилообразного напряжения осуществляется через делители частоты от формирователя 7.

B этом режиме трансформатор 2 работает в режиме насьпцения несколько

35 периодов коммутации транзисторов усилителя 1 мощности (на этом интервале идет накопление энергии в дросселе 3), затем из узла 10 управления поступает сигнал на закрытие регулятор 9, что позволяет трансформировать накопленную в дросселе 3 энергию в выходную цепь. На обмотках трансформатора формируются пачки импульсов, причем скважность импульсов также подчиняется выражению (1) для стабилизации выходного напряжения. В релейном режиме процессы аналогичны, однако моменты формирования пачек импульсов связаны (несинхронизированы) с началами или любыми другими моментами коммутации транзисторов уси- лителя мощности.

На фиг.4 показан пример реализации трансформатора с ортогональной обмоткой, причем обмотка 16 и 17— основные, а обмотка 18 — дополнитель ная. Материалом сердечника трансформатора обычно является феррит чашеч-

84 .4 ный марки ОБ-20, ОБ-30 HM 2 2000. Из-., за наличия зазора между двумя чашками (f -зазор) получить полное насыщение сердечника по направлению Y не удается, в связи с этим в таких конструкциях обычно направление Х управляющее. На фиг.5 показана векторная диаграмма индукции в сердечнике такого трансформатора, причем круговая диаграмма соответствует изотропному материалу (идеальный случай), а эллиптическая — реальному анизотропному материалу (неоднородность возникает, например, из-за наличия клеевого соединения 3 -зазора). В ряде случаев для реализации способа могут быть использованы параллельные поля и их управление до насьпцения, но такие кон струкции значительно сложнее в реализации по сравнению со скрещенными (ортогональными) полями. Для получения высоковольтного стабилизированного напряжения выпрямитель 5 ифильтр конденсаторно-вентильных схем выпрямителя, что позволяет наиболее простыми средствами получить высокое стабилизированное напряжение при непрерывном входном токе.

Использование изобретения позволяет упростить алгоритм управления силовыми элементами усилителя мощности, упростить схему управления при одновременном обеспечении гальванического разделения входньм и выходных цепей. Способ управления прост в реализации и позволяет создавать широкий спектр стабилизированных преобразователей напряжения с различными уровнями выходного напряжения. Положительный эффект наиболее полно проявляется в стабилизированных преобразовате- .. лях высокого напряжения, содержащих конденсаторно-вентильные схемы умножения и работающих на повышенных частотах преобразования (до нескольких сотен килогерц).

Формула изобретения

5, 1332284 ника постоянного напряжения и напря- ма управления, стабилизацию выходножения, возникающего на дросселе отно- го напряжения осуществляют изменением сительно первичной обмотки трансфор- индукции насьпцения сердечника трансматора, о т л и ч а ю m и и с я форматора путем его ортогонального тем, что, с цедью упрощения алгорит- 5 подмагничивания. тг с аР

12

1Я

1332284

1332284

Составитель А. Колоколкин

Редактор И. Николайчук Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3831/43

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4