Способ управления двухтактным трансформаторным стабилизированным преобразователем постоянного напряжения в постоянное — SU 1332284 (original) (raw)
(56) Электр ке. Под ред ское радио,Электрон Под ред. Ю. радио, 1977 в автоматик- М.: Совет-. автоматике. Советское 88ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ Бюл. Р 31гин и А.И.Иванов-Цыг(57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является упрощение алгоритма управления. Цельдостигается 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 сердечникатрансформатора путем его ортогонального подмагничивания. 5 ил.113Изобретение относится к электро=технике, в частности к преобразователям постоянного напряжения, и можетбыть использовано предпочтительно впреобразовательной технике во вторичных источниках питания, предназначенных для обеспечения стабильным напряжением различных функциональных узлов и устройств радиоэлектронной аппаратуры,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.З -эпюры, поясняющие работу устройства;на фиг.4 - пример конкретной реализации трансформатора с ортогональнойобмоткой; на фиг.5 - векторная диаграмма индукций в сердечнике трансформатора, поясняющая работу трансформатора.Устройство, реализующее способ управления, состоит из двухтактногоусилителя 1 мощности, выполненногона трансформаторе 2 со средней точкой, подключенной через дроссель 3 кодной из шин источника постоянногонапряжения, а к вторичной обмотке 4трансформатора 2,подключены выпрямитель 5 и фильтр 6. Формирователь 7симметричного прямоугольного напряжения подключен к входу двухтактногоусилителя 1 мощности, а дополнительная обмотка 8, размещенная на сердечнике трансформатора 2 ортогональноосновным, соединена с источником постоянного напряжения через регулятор 9, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя через узел 10 управления.Узел 10 управления может быть вы. полнен в импульсном или линейном варианте. Для импульсного варианта(фиг.2 а) узел 1 О управления состоитиз усилителя 11 сигнала ошибки, квходам которого подключены делитель 12выходного напряжения и источник 13опорного напряжения, а его выход соединен с одним входом коммутатора 14,другой вход которого соединен с генератором 15 пилообразного напряжения,Для линейного варианта (фиг.2 б)узел 10 управления состоит из усилителя 11 сигнала ошибки, к входам которого подключены делитель 12 выход 32284 5 10 15 20 25 30 35 40 45 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. 50 55 В импульсном синхронизированном счастотой коммутации Е режиме (реного 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,26) передается открывающий сигнал на вход регулятора 9. Последний открывается, и через дополнительную обмотку 8 начинает протекать ток, вызывающий возникновение поперечной индукции В (В- где 1 - ток через регу 1 слятор 9; 1 - число витков в дополнительной обмотке; 1, - средняя дли 1 д)на магнитной силовой линии). Тогда индукция в основных обмотках трансформатора опре еляется(1)5При отсутствии тока через регуля-. тор 9 индукции в сердечнике изменяется от -Вг до В, где 1 ВВ зГ (фиг.За). При появлении тока через регулятор часть полупериода в сердечнике трансформатора индукция постоянна и определяется равенством (1), т.е, трансформатор находится в режиме 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,45 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 источ 3 13322 жим Б) узел 10 управления содержит дополнительные элементы : компаратор и генератор пилообразного напряжения, который связан с формирователем 75 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 реключения регулятора 9. Обычно величина Т не превьппает 0,5-0,8 мкс. При смене йолярности управляющих импульсов процессы повторяются (фиг.3 б).В импульсном несинхронизируемом 25 режиме (релейный или квазисинхронизируемый режим ГГ , 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.В этом режиме трансформатор 2 работает в режиме насьпцения несколько35 периодов коммутации транзисторов усилителя 1 мощности на этом интервале идет накопление энергии в дросселе 3), затем из узла 1 О 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 ипульсов связаны (несинхронизированы) с началами или любыми другими моментами коммутации транзисторов уси- лителямощности.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 84.4ный марки ОБ, ОБНМ 2 2000, Из- за наличия зазора между двумя чашками (й -зазор) получить полное насыщение сердечника по направлению У 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 1,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 входньи и выходных цепей. Способ управленияпрост в реализации и позволяет создавать широкий спектр стабилизированных преобразователей напряжения с различными уровнями выходного напряжения. Положительный эффект наиболее полно проявляется в стабилизированных преобразователях высокого напряжения, содержащих конденсаторно-вентильные схемы умножения и работающих на повышенных частотах преобразования (до несколькихсотен килогерц). Формула изобретенияЬ , 1332284ника 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 щ и й с я форматора путем его ортогонального тем, что, с цедью упрощения алгорит- подмагничивания.1332284 Составитель А.Колоколкиниколайчук Техред Л.Сердюкова Корректор Н Корол Редактор Заказ 3831/43В н н 035 д. 4/5 ская л. Проектная, 4 тие, г, Ужгор Тираж 863И Государстведелам изобреМосква, Ж,Производственно-полиграфическое пред Подпикомитета СССРи открытий