Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, в регуляторах напряжения постоянного то ка . Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения, который содержит ключ и DLC-фильтр, причем дроссель и ключ сое.динены последова тельно и включены li одну из питающи шин, конденсатор фильтра подключен к выходу стабилизатора, а диод вклю чен между второй питающей и1иной и точкой соединения ключа и дросселя фильтра 11. В импульсных стабилизаторах, построенных по указанной схеме, сквозной ток, возникающий при :)arvibiкании ключа на проЕюдящий диод, ограничивается активным сопротивление цепи, состоящей из источника, ключевого элемента, диода и соединител ных проводов, либо усилительным свойством ключевого элемента и вели ной управляющего сигнала. Вогзникающие при этом импульсы тока, ддлитель ность которых определяется временем восстановления запирающих свсзйств диода, по амплитуде; в несколь раз превышать номинальный ток. Эти сквозные токи не уменьшают надежность из-за перегрузок по току регулирующего клюЧс1 и уменылают коэ фициергг г;олезно1о действия, но и являются мощными ис:точь иками помех, излучаемыми проводс1ми, по которым они зaм Jкaютcя. Наиболее близким техническим ращением к изобретению является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно в одну из питающих шин ключевой элемент и дроссель LC-фильтра, конденсатор которого подключен к выходнь.тм клеммам, токоограничительный дроссель, включенны во вторую питающую шину, блок управ ления, входами подрслюченный к выход ным клеммам, а выходом соединенный с управляющим входом ключевого элемента, первый разрядный диод, подключенный между вы)содной клеимой второй питающей шины и точкой соеди нения ключевого элемента и дросселя фильтра, второй разрядный диод, подключенный одним выводом к входной клемме второй питающей шины, а другим выводом к обмотки дро селя фильтра 2. Недостатком данного устройства является незначительное уменьшение импульсов тока, отдаваемого токоограничительным дросселем в конденсатор фильтра при выключении регулирующего ключа, а следовательно, и незначительное уменьшение высокочастотных импульсных пульсаций выходного напряжения, Цель изобретения - уменьшение высокочастотных импульсных составляющих пульсаций выходного напряжения стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно в одну из питающих шин ключевой элемент и дроссель LC-фильтра, конденсатор которого подключен к выходным клеммам, токоорраничительный дроссель, включенный во вторую питающую шину, блок управления, входами подключенный к В 11ходнь:м клеммам, а выходом с;оелиненн.ый о управляющим входом ключевого элемента, первый разрядный диод, подключенный между выходной к.1ем1- 1ой второй питающей шины и точкой сОединения ключевого элемента и дрсзсселя фильтра, второй разрядный диод, подключенный одним выводом к входной клемме второй питающей шины, снабжен накопительным конденсатором, подключенным одним выводом к выходной клег-фле второй питающей шины, а другим - к второму выводу второго разрядного диода, причем точка их соединения подключена через последовательно соединенные введенный дополнительный сглаживающий дроссель и введенный развязывающий диод к входной либо к выходной клемме первой шины. На фиг, 1 и 2 представлены схемы nMriyjibcfioro стабилизатора постоянного напряжения. Импульсный стабилизатор содержит ключевой элемент 1 в первой питающей шине, подключенный к фильтру с Управдросселеми конденсатором ляющий вход ключа соединен с блоком 4 управления. Входы блока 4 управления подключены параллельно выходным выводам. Между выходной клеммой второй питающей шины и общей точкой соединения ключевого элемента 1 и дросселя 2 фильтра включен первый разрядный диод 5. Между входной и выходной клег-лмами второй шины включен токоогр-аничительный дроссель б, шунтированный последовательно соединенным накопительным конденсатором 7 и вторым разрядным диодом 8, причем накопительный конденсатор 7 подключен к выходной клемме второй шины. Точка соединения накопительного конденсатора 7 и второго разрядного диода 3 подключена через дополнительный сглаживающий дроссель 9 и развязывающий диод 10, либо к входной клемме (фиг. 1), либо к выходной клемме (фиг. 2) первой питающей шины. Импульсный стабилизатор работает следуюишм образом.

При замкнутом ключевом элементе ток протекает через этот ключ, дроссель 2, параллельно соединенные нагрузку и конденсатор 3 фильтра, токограничительный дроссель 6. Диоды 5 и 8 при этом закрыты. Через дроссел 9 и диод 10 в это время может про-текать ток.

При размыкании ключа 1 диоды 5 и 8 открываются и создают путь для замыкания тока дросселей, ток дросселя 2 протекает через параллельно соединенные нагрузку и конденсатор фильтра и диод 5, а ток дросселя 6 через диод 8 -и конденсатор 7, увеличивая напряжение на этом конденсаторе. Если напряжение на конденсаторе 7 превысит входное напряжение (фиг. 1), то открывается диод 10 и происходит разряд конденсатора 7 через дроссели б и 9 на первичный источник. Если напряжение на конденсаторе 7 превысит выходное напряжение (фиг. 2), то открывается диод 10 и происходит разряд конденсатора 7 через дроссель 9 на конденсатор 3 фильтра.

При следующем замыкании ключа 1 диод 5 открыт и до момента восстановления запирающих свойств этого диода напряжение питания прикладывается к токоограничительному дросселю 6 . В результате происходит нарастание тока в дросселе б и плавное уменьшение тока диода 5, который закрывается в момент равенства токов дросселей 2 и б, В дальнейшем ток от первичного источника замыкается через ключ 1, дроссель 2, параллельно соединенные нагрузку и конденсатор 3, дроссель б. Если

диод 5 не успевает закрыться в момент равенства токов дросселей 2 и б, что возможно при малой индуктивности дросселя 6, происходит дальнейшее увеличение тока дросселя 6 до момента запирания диода 5. После запирания 5 часть тока дросГселя б, превышающая значение тока дросселя 2, замыкается через диод 8 и конденсатор 7.

Величина индуктивности токоограничительного дросселя выбирается из условия

LBG

L и

5Х д|

15

где и

напряжение на входе стаби6Хлизатора ;

время восстановления обратВоеного сопротивления диода;

0

а1 допустимая амплитуда тока через ключ.

Индуктивность токоограничительного дросселя значительно меньше индуктивности дросселя сглаживающего фильтра,

5 поэтоглу мощность, отдаваемая этим дросселем при его разряде и проходящая через конденсатор 7, дроссель 9 и диод 10, также незначительна и ориР М„ tgoc

0 ентировочно равна

где

2Т

Рц - мощность,

потребляемая нагрузкой; Т - период работы ключа. Откуда следует, что ток через дроссель 9 и диод 10 в tgnc/2T раз меньше, чем

5 ток дросселя 2 фильтра. Следовательно, введенные элементы уменьшая пульсацию напряжения на конденсаторе фильтра, незначительно повлияют на вес и габариты стабилизатора.

1.ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий включенные последовательно в одну из питающих шин ключевой элемент и дроссель LC-фильтра, конденсатор которого подключен к выходным клеммам, токоограничительный дроссель, включенный во вторую питающую шину блок управления, входами подключенный к выходным клеммам, а выходом соединенный с управляющим входом ключевого элемента, первый разрядны диод, подключенный между выходной клеммой второй питающей шины и точкой соединения ключевого элемента и дросселя фильтра, второй разрядный диод, подключенный одним выводом к входной клемме второй питающей шины, отличающийся тем. что, с целью уменьшения высокочастотных импульсных составляющих пульсаций выходного напряжения, он снабжен накопительным конденсатором, подклю- ченным одним выводом к выходной второй питающей шины, а другим - к второму выводу второго разрядного диода, причем точка их соединения через последовательно соединенные введенный дополнительный сглаживающий дроссель и введенный развязывающий диод связана с первой питающей шиной. 2.Стабилизатор по п.1, о т л и чающийся тем, что последовательно соединенные дополнительный сглаживающий дроссель и развязывающий диод связаны с первой питающей шиной путем подключения к входной клемме первой питающей шины. 3.Стабилизатор поп.1, отличающий ся тем, что, с целью повышения КПД и коэффициента передачи по напряжению, последовательно соединенные дополнительный сглаживаю щий дроссель и развязывающий диод связаны с первой питающей шиной путем подключения к выходной -клемме первой питающей шины.