Стабилизированный источник напряжения постоянного тока

 

Использование: источники вторичного электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит инвертор напряжения с силовым трансформатором на выходе, вторичная обмотка которого выполнена в виде N идентичных обмоток, двухтактный выпрямитель , подключенный к вторичной обмотке трансформатора по схеме со средней точкой , управляемые дроссели насыщения, обмотки которых выполнены в виде N идентичных обмоток w включены между соответствующими выводами полуобмоток и силового трансформатора и соответствующими диодами выпрямителя, выходной фильтр и цепь обратной связи по выходному напряжению, подключенную к размагничивающим диодам. Повышение КПД и точности стабилизации выходного напряжения достигается путем выравнивания токов че-- рез диоды выпрямителя и устранения влияния токов короткого замыкания в цепи выпрямительных диодов на процесс перемагничивания дросселей насыщения в управляющий полупериод. 1 ил. t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)5 Н 02 М 3/335; 7/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4928209/07 (22) 16,04,91 (46) 23.02.93. Бюль 7 (71) Московский энергетическйй институт (72) Л.Л.Хруслов, В,Ф;Ситников, В.И.Яськив и В.Ю.Крылов (73) Л.Л.Хруслов, B.Ô.Ñèòíèêîâ, В,И.Яськив и В.Ю.Крылов (56) Патент США М 4451876, кл. Н 02 М

3/335, 1982

Патент США N. 4217632, кл. Н 02 М

3/335, 1980. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК

НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Использование: источники вторичного электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит инвертор напряжения с силовым трансформатором на выходе, вторичная обмотка которого выполнена в виде

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках вторичного электропитанйя.

Известно устройство, которое содержит высокочастотный инвертор напряжения с силовым трансформатором, вторичная обмотка которого через однополупериодный выпрямитель и выходной фильтр включена на нагрузку, цепь обратной связи по напряжению, подключенную через размагничива-. ющий диод к аноду выпрямительного диода, и управляемый дроссель насыщения, включенный между вторичной обмоткой трансформатора и выпрямительным диодом, „„5U „„1797728 А3

N идентичных обмоток, двухтактный выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора по схеме со средней точкой, управляемые дроссели насыщения, обмотки которых выполнены. в виде N идентичных обмоток и включены между соответствующими выводами полуобмоток и силового трансформатора и соответствующими диодами выпрямителя, выходной фильтр и цепь обратной связи по выходному напряжению, подключенную к размагничивающим диодам, Повышение КПД и точно- сти стабилизации выходного напряжения достигается путем выравнивания токов через диоды выпрямителя и устранения влия- 3 ния токов короткого замыкания в цепи выпрямительных диодов на процесс перемагничивания дросселей насыщения в управляющий полупериод, 1 ил.

Данное устройство не нашло широкого применения из-за асимметрии выходного напряжения инвертора и большого уровня пульсаций выходного напряжения, обусловленных однополупериодным выйрямлением; ограниченной выходной мощности вследствие подмагничивания силового трансформатора; относительНой сложности изготовления дросселя, поскольку весь ток йагрузки проходит через один управляемый дрбссель насыщения, .

Известен стабилизированный источник напряжения постоянного тока, содержащий высокочастотный инвертор, силовой транс1797728 форматор, двухполупериодный выпрямитель со средней точкой вторичной обмотки трансформатора, управляемые дроссели насыщения, включенные между выводами вторичных полуобмоток силового трансформатора и диодами выпрямителя, выходной фильтр, нагрузку, цепь обратной связи по напряжению, подключенную через размагничивающие диоды к анодам диодов выпрямителя. При больших токах в выпрямителе включены N параллельных диодов.

Однако в начале каждого полупериода имеет место режим. короткого замыкания в цепи выпрямительных диодов, обусловленный временными. характеристиками диодов, который ведет к общему понижению

КПД источника, а также к понижению точности стабилизации выходного напряжения,. которое вызвано влиянием тока короткого замыкания на процесс. перемагничивания управляемых дросселей насыщения в управляющий полупериод, Цель изобретения — повышение КПД источника и точности стабилизации выходного напряжения — достигается за счет того, что в стабилизированном источнике напряжения постоянного тока, содержащем высокочастотный инвертор с иловым трансформатором на выходе, двухтактный выпрямитель с параллельно включенными диодами, подключенный к вторичной обмотке трансформатора по схеме со средней точкой, управляемые дроссели насыщения, обмотки которых включены между выводами полуобмоток силового трансформатора и диодами выпрямителя, выходной фильтр и цепь обратной связи по выходному напряжению, подключенную к размагничивающим диодам, вторичная обмотка трансформатора и;обмотки управляемых дросселей насыщения выполнены расщепленными в виде Nидентичных обмоток,,причем каждая из обмоток управляемых дросселей насыщения одним концом подключена к соответствующему диоду выпрямителя, а другим — к соответствующей полуобмотке силового трансформатора, Такое выполнение стабилизированного источника напряжения постоянного токе способствует выравниванию токов через диады выпрямителя, значительно сокращает время действия .короткозамкнутого контура .в цепи выпрймительных диодов, что ведет к повышению КПД источника в целом и ограничивает действие токов короткого замыкания на процесс перемзгничивания управляемых дросселей насыщения, что положительно сказывается на точности стабилизации выходного напряжения.

На чертеже представлена функциональная схема стабилизированного источника напряжения постоянного тока.

Выход высокочастотного инвертора 1 напряжения включен на первичную обмотку

2 силового трансформатора 3, Управляемые дроссели 4 и 5 насыщения своими N идентичными обмотками включены между соответствующими вторичными полуобмотками

10 6 и 7, каждая из которых выполнена в виде

N — проводной обмотки, и соответствующими выпрямительными 8 и 9 диодами. Катоды выпрямительных диодов соединены между собой и вместе со средней точкой трансфор15 матора 3 подключены к выходному фильтру

10, на выходе которого включена нагрузка

11. Нагрузка 11 связана с блокам 12 управления, выход которого соединен с анодами размагничивающих 13 и 14 диодов, катоды

20 которых включены на аноды выпрямительных 8 и 9 диодов.

Источник работает следующим образом.

Высокочастотный инвертор 1 напряже25 ния преобразует входное сетевое напряжение в высокочастотный меандр (>30 кгц), который поступает нз первичную обмотку 2 силового трансформатора 3, Напряжение, снимаемое с полуобмоток 6 и 7 вторичной

30 обмотки трансформатора, выпрямляется диодами 8 и 9, сглаживается выходным фильтром 10 и поступает на нагрузку 11.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет соответствующего иэ3б менения напряжения на выходе ШИМ на управляемых дросселях 4 и Б насыщения.

Магнитопроводы управляемых дросселей 4 . и 5 насыщения выполнены иэ магнитомягких.материалов с прямоугольной петлей ги40 стерезисз. В рабочий полупериод, когда к управляемому дросселю насыщения приложен "плюс" напряжения вторичной обмотки трансформатора, происходит перемагничивание магнитопровода в режиме источника

46 ЗДС от начального уровня индукции Вн до уровня индукции насыщения Вз согласно закону VH -4ИзуЧЗ, где f — частота переменного напряжения; ЧЧ- число витков обмотки; S .

-активная площадь сердечника. 0 По обмотке этого управляемого дросселя насыщения протекает ток, величина которого определяется законом полного тока I

HI/Nf, где — ширина петли гистерезиса на данной частоте, 1 — средняя длина магнито56 провода управляемого дросселя насыщения.

В зто время к обмотке второго управляемого дросселя насыщения приложен "минус" питающего переменного напряжения, что соответствует управляющему полупери.1797728 оду. В этот полупериод происходит перемагничивание магнитопровода в режиме источника тока от уровня индукции насыщения В> до уровня индукции В, который определяется стабилизирующей обратной связью по напряжению, В следующий полупериод, который для данного управляемого дросселя насыщения будет рабочим, перемагничивание магнитопровода начнется с уровня индукции В1 Таким образом реализован ШИМ на управляемых дросселях насыщения. Отработка изменения сетевого напряжения происходит непосредственно на управляемых дросселях насыщения путем сравнения напряжения вторичной обмотки трансформатора с напряжением насыщения магнитопровода дросселей насыщения.

В рабочий полупериод, когда происходит перемагничивание магнитопровода управляемого дросселя насыщения в режиме источника ЭДС, благодаря расщепленной вторичной обмотке трансформатора и расщепленным обмоткам управляемых дросселей насыщения, под действием ЭДС, наводимой во вторичной обмотке трансформатора, происходит отпирание всех выпрямительных диодов в данном плече

Формула изобретения

Стабилизированный источник напряжения постоянного тока, содержащий высокочастотный инвертор с силовым трансформатором на выходе, двухтактный выпрямитель с N параллельно включенными диодами, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора по схеме со средней точкой, управляемые дроссели насыщения, обмотки которых включены между выводами полуобмоток силового трансформатора и диодами выпрямителя, выходной фильтр и выпрямителя. Кроме того, в период перемагничивания магиитопровода управляемого дросселя насыщения от начального уровня индукции дросселя насыщения Вн

5 до уровня индукции насыщения Bs он обладает эквивалентным сопротивлением, которое можно определить как отношение напряжения насыщения магнитопровода управляемого дросселя насыщенйя к току его

10 перемагничивания R =4fBsW S/Hf. При этом ток перемагйичивания равномерно распределяется через все диоды в плече выпрямителя.

35 Таким образом, уже на этапе перемагничивания управляемого дросселя насыщения в режиме источника ЭДС создаются условия . для выравнивания токов через выпрямительные диоды, что значительно сокращает время

20 действия коротко®амкнутого контура в цепи выпрямительных диодов. Это ведет к повышению точности токов короткозамкнутого замыкания йа процесс перемагничивания управляемых дросселей насыщения в уп25 равляющий полупериод. Использование изобретения позволяет применять недорогие выпрямительные диоды на относительно небольшие токи при повышении КПД источника в целом..

ЗО цепь обратной связи по выходному напряжению, подключенную к размагничивающимдиодам, о галича ю щийс я тем,что, с целью повыщения КПД и.точности стабилизации выходного напряжения, вторичная обмотка трансформатора и обмотки дросселей насыщения выполнены расщепленными в виде М идентичных обмоток, причем каждая из обмоток дросселя насыщения одним . концом подмлючеиа к соответствующему диоду выпрямителя, а другим — к соответст. вующей пояуобмотке силового трансформатора.

179Т728

Составитель А.Бочаров

Техред М.Моргентал Корректор АМотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина, 101

Заказ 670 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5