Перетворювач постійної напруги

Реферат: Перетворювач постійної напруги містить інверторні комірки, регулюючий транзистор, трансформатор з первинними і вторинними обмотками, рекуперацію і випрямні діоди, L-C-D фільтр, ємнісний дільник напруги, ланцюжок, резистори, ШІМ-контролер, колектор оптрона, струмообмежувальний резистор - емітер оптрона, компаратор та ємнісний дільник. UA 82736 U (12) UA 82736 U UA 82736 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана в джерелах вторинного живлення радіоелектронної апаратури. Відомий пристрій, що містить два однотактні перетворювачі, здвоєні на загальний вихідний діодно-індуктивно-ємнісний фільтр, кожен з яких складається з комутуючого транзистора, силового трансформатора з обмоткою, що розмагнічується, і діода рекуперації, причому входи перетворювачів підключені паралельно до джерела живлення (А. с. СРСР № 576647, МПК Н02М 7/537, 15.06.76). Недоліком цього пристрою є великі габарити і недостатня надійність у роботі. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є перетворювач постійної напруги в постійну, що містить дві послідовно приєднані до вхідних виводів інверторні комірки, кожна з яких містить ключовий елемент, приєднаний до первинної обмотки вихідного трансформатора, вторинна обмотка якого через відповідний випрямляч приєднана до спільного L-C-D-фільтру, вихід якого приєднаний до вихідних виводів, причому точка приєднання ключового елемента з одним з виводів первинної обмотки відповідного вихідного трансформатора підключена до відповідного першого електрода діода рекуперації, паралельно вхідним виводам приєднаний ємнісний дільник напруги, середня точка якого з'єднана з іншими виводами первинних обмоток вихідних трансформаторів, а кожна з крайніх точок цього дільника підключена до відповідних других електродів діодів рекуперацій, при цьому в перетворювач введений ланцюжок з послідовно з'єднаних першого діода, двох додаткових обмоток вихідних трансформаторів, відповідних однофазних інверторних комірок і другого діода, увімкнена паралельно вхідним виводам, а спільна точка з'єднання додаткових обмоток вихідних трансформаторів з'єднана через введений дросель з середньою точкою ємнісного дільника, причому напрям провідності першого і другого діодів зустрічний відносно полярності вхідних виводів (А. c. СРСР № 1181079, МПК Н02М 3/335, 13.03.84). Недоліком цього пристрою є підвищені масогабаритні показники трансформаторів через введення додаткових багатовиткових обмоток, а також передача значних струмів з однієї комірки в іншу через вихідні трансформатори і додаткові діоди для вирівнювання напруги на конденсаторах ємнісного дільника, що значно знижує ККД перетворювача, оскільки частина потужності від трансформатора потрапляє не в навантаження, а повертається знову на ємності вхідного дільника. Для вирівнювання напруги на ємнісному дільнику здійснюється перекачування значних потужностей з однієї комірки перетворювача в іншу. В основу корисної моделі поставлена задача створення перетворювача постійної напруги, забезпеченої широко-імпульсною модуляцію (ШІМ)-контролерами, керованими компараторами з оптронами, що дозволить підвищити ККД і надійність роботи, поліпшити масогабаритні показники. Поставлена задача вирішується тим, що на відміну від відомого перетворювача постійної напруги, що містить дві послідовно приєднані до вхідних виводів інверторні комірки, кожна з яких містить регулюючий транзистор, трансформатор з первинними і вторинними обмотками, рекуперацію і випрямні діоди, спільний для обох комірок L-C-D-фільтр, вхід якого через випрямні діоди підключений до виводів вторинної обмотки трансформатора кожної комірки, в пропонованому паралельно вхідним виводам приєднаний ємнісний дільник напруги, середня точка якого з'єднана з виводами первинних обмоток трансформатора, згідно з корисною моделлю, до паралельно ємнісного дільника напруги введений ланцюжок з послідовно з'єднаних першого резистора, моста резистора і другого резистора, до кожного транзистора через струмообмежувальний резистор підключений ШІМ-контролер, до виходу опорної напруги якого підключений колектор оптрона, а до струмового входу через струмообмежувальний резистор - емітер оптрона, причому світлодіоди оптрона підключені анодом до плюса живлення компаратора, а катодом - до виходу компаратора, що при цьому входи кожного компаратора протифазно підключені до моста резистора і до середньої точки ємнісного дільника. Пошук за джерелами науково-технічної і патентної інформації показав, що сукупність істотних ознак заявленого технічного рішення невідома. Таким чином, технічне рішення відповідає критерію новизни, тому що воно не виявлене в інших галузях техніки. За результатами проведеного пошуку у відомих рішеннях не було виявлено ознак, які дозволяють створити перетворювач постійної напруги з високим ККД, поліпшити надійність роботи перетворювача і його вагогабаритні показники. На кресленні приведена електрична схема перетворювача постійної напруги. У пропонованому перетворювачі постійної напруги до джерела живлення підключені два послідовно з'єднаних однотактних перетворювача напруги. 1 UA 82736 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Перший однотактний перетворювач складається з однофазної інверторної комірки, до складу якої входить комутуючий транзистор 1, вхідний конденсатор 2, вихідний трансформатор 3, вторинна обмотка якого через однотактний випрямляч 4, що працює на спільний діодноіндуктивно-ємнісний фільтр 5, 6, 7, підключена до вихідних виводів. Первинна обмотка трансформатора 3 підключена одним виводом через струмозадавальний резистор 8 до транзистора 1 і діода рекуперації 9, а іншим виводом до середньої точки ємнісного дільника 2, 10. До комутуючого транзистора 1 через струмообмежувальний резистор 11 підключений ШІМконтролер 12. До виходу опорної напруги ШІМ-контролера 12 підключений колектор оптрона 13, а до струмового входу ШІМ-контролера 11 підключений емітер оптрона 13 через струмообмежувальний резистор 14. Світлодіод оптрона 13 підключений анодом до плюса живлення компаратора 15, а катодом до виходу компаратора 15. Неінвертуючий вхід компаратора 15 підключений до моста 16, а інвертуючий вхід - до середньої точки ємнісного дільника 2, 10. Міст 16 з двох сторін послідовно з'єднаний з підключеними до джерела вхідної напруги резисторами 17, 18. Другий однотактний перетворювач складається з однофазної інверторної комірки, до складу якої входить комутуючий транзистор 19, вхідний конденсатор 10, струмозадавальний резистор 20, вихідний трансформатор 21, вторинна обмотка якого через однотактний випрямляч 22, що працює на спільний індуктивно-ємнісний фільтр 5, 6, 7 підключена до вихідних виводів. Первинна обмотка трансформатора 21 підключена одним виводом до транзистора 19 і діоду рекуперації 23, а іншим виводом до середньої точки ємнісного дільника 2, 10. До комутуючого транзистора 19 через струмообмежувальний резистор 24 підключений ШІМ-контролер 25. До виходу опорної напруги ШІМ-контролера 25 підключений колектор оптрона 26, а до струмового входу ШІМ-контролера 25 підключений емітер оптрона 26 через струмообмежувальний резистор 27. Світлодіод оптрона 26 підключений анодом до плюса живлення компаратора 28, а катодом до виходу компаратора 28. Неінвертуючий вхід компаратора 28 підключений до моста 16, а інвертуючий вхід - до середньої точки ємнісного дільника 2, 10. Перетворювач постійної напруги працює таким чином. Транзистори 1, 19 працюють по черзі і керуються імпульсними ШІМ-контролерами 12, 25, зсунутими на половину періоду комутації транзисторів 1, 17. При порушенні рівності напруги на конденсаторах ємнісного дільника 2, 10 в діагоналі моста 16 виникає напруга між середньою точкою ємнісного дільника 2, 10 і виходами компараторів 15, 28. Ця напруга має певну полярність залежно від того, на якому конденсаторі ємнісного дільника 2, 10 вона більше або менше. Зменшення напруги на одному з конденсаторів 2, 10 викликає спрацьовування відповідного компаратора 15, 28. Цей сигнал через оптрони 13, 26 приходить на струмовий вхід відповідного ШІМ-контролера 12, 25 і підвищує рівень напруги струмових сигналів, що поступають зі струмозадавального резистора 8, 20, тим самим зменшуючи ширину керуючих імпульсів комутуючого транзистора, 1, 19. При цьому зменшується споживаний струм відповідної комірки перетворювача. Струми споживання комірками перетворювача завжди будуть однаковими, а, значить, напруги на конденсаторах ємнісного дільника 2, 10 будуть рівні. Використання цієї корисної моделі дозволить створити перетворювач постійної напруги надійнішим, маючим вищий ККД і з поліпшеними ваго габаритними показниками. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Перетворювач постійної напруги, що містить дві послідовно приєднані до вхідних виводів інверторні комірки, кожна з яких містить регулюючий транзистор, трансформатор з первинними і вторинними обмотками, рекуперацію і випрямні діоди, спільний для обох комірок L-C-D - фільтр, вхід якого через випрямні діоди підключений до виводів вторинної обмотки трансформатора кожної комірки, паралельно вхідним виводам приєднаний ємнісний дільник напруги, середня точка якого з'єднана з виводами первинних обмоток трансформатора, який відрізняється тим, що до паралельно ємнісного дільника напруги введений ланцюжок з послідовно з'єднаних першого резистора, моста резистора і другого резистора, до кожного транзистора через струмообмежувальний резистор підключений ШІМ-контролер, до виходу опорної напруги якого підключений колектор оптрона, а до струмового входу через струмообмежувальний резистор емітер оптрона, причому світлодіоди оптрона підключені анодом до плюса живлення компаратора, а катодом - до виходу компаратора, при цьому входи кожного компаратора протифазно підключені до моста резистора і до середньої точки ємнісного дільника. 2 UA 82736 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3