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

Изобретение относится к электротехнике и может быть .чспользовано в качестве источника питания радиоэлектронной аппаратуры стаьилизированным напряжением постоянного тока Известен импульсный стабилизатор постоянного напряженияр содержа щий два LC-фильтра, ключевой элемент и диоды CllНедостатком известного устройств . являются повышенные пульсации входнего тока, так как входной ток в момент паузы имеет провалы до нуля, : Наиболее близким к предлагаемому . по технической суишости решениеМ ЯВ ляется импульсный стабилизатор.постоянного напряжения, содержащий три ключевых элемента, блок управления, LC -фильтр, первый замгл кающий. диод и импульсный трансформатор, снабжен ный первичной и вторичной обмотками причем вход LC -фильтра через пер iвый ключевой элемент подключен к входной клемме, а его выход соедине с выходной клеммой, блок Управления входами подключен к выходной клемме и об1пей шине, а выходом соединен с управляющим входом первого ключевого элемента, первый вывод первичной обмотки ик1пульсного трансформатора через второй ключевой элемент подсоеди нен к входной клемме 2j, Недостатками известного устройства являются плохие массообъемные показатели, oбycJ,oвлeнныe работой импульсного трансформатора в однотактном режиме, пульсации входного тока уменьшение которых требует постоянных дополнительных входных фильтров и необходимость двухканального управ ления ключевыми элементами, так как в стабилизаторе должно обеспечиваться открытое состояние первого ключевого элемента и одновременно закрытое состояние второго ключевого элемента и наоборот, что к тому же усложняет блок управления стабилизатора. Цель изобретения - улучшение маесообъемных показателей при одновременном упрощении импульсного стабилизатора постоянного напряжения. Поставленная цель достигается тем что в импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержащий три ключевых элемента, блок управления, 1,С -фильтр, первый замыкаквдий диод и импульсный трансформатор, сна(5 женный первичной и вторичной обглотками, причем вход 1,С-фильтра через первый ключевой элемент подключен к входной KneMNTe, а его выход соединен с выходной клеммой, блок управления входами подключен к выходной клемме и общей шине, а выходом соединен с управлягодим входом первого ключевого элемента, первый вывода первичной обмотки импульсного трансформатора через второй ключевой элемент подсоединен к входной клемме, введен второй зa ыкaющий диод, а первичная и вторичная обмотки импульеного трансформатора снабжены средниf-m выводами, причем второй вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через третий ключевой элемент подключен к входной клемме, а средний ее вывод подсоединен к входу LC -фильтра, первый и второй выводы первичной обмотки импульсного трансформатора через первый и второй замыкающие диоды подсоединены к общей шине, а вторичная обмотка импульсного трансформатора связана с управляю дими входами второго и третьего ключевых элементов. На фиг, 1 приведена схема предлагаемого и 1пyльcнoгo стабилизатора постоянного напряжения, на фиг. 2графики,. поясняющие принцип работы. Устройство содержит первый ключевой элемент 1, первым входом соединенный с первыми выводами ключевых элементов 2 и 3. Вторые выводы ключевых элементов 2 и 3 подключены к началу и концу первичной обмотки, а входы управления соответ- . ственно - к концу и началу вторичной обмотки импульсного трансформатора 4. Входная клемма 5 подключена к перSbS4 выводам ключевых элементов 1-3 и к среднему выводу вторичной обмотки импульсного трансформатора 4,Второй вывод первого ключевого элемента 1 соединен со средним выводом первичной обмотки импульсного трансформатора 4 и с входом LC -фильтра, состоящего из дросселя 6 и конденсатора 7. Одна обкладка конденсатора 7 подключена к выходной клемме 8, а другая к общей шине 9 устройства и нагрузки 10. Замыкающие диоды 11 и 12 соединены между общей шиной 9 и вторыми выводами соответственно ключевых элементов 3 и 2. Вход блока 13 управления подключен к клеммам 8 и 9, а выход - к входу управления ключевого элемента 1. На фиг. 2 (а,б , в приведены осциллограммы, где } -импульсы управления ключевого элемента 1, сформированные блоком 13 управления , Ц 2 i токи соответственно ключевых элe eнтoв 1-3, вх входной ток стабилизатора; Ug - напряжение на входе LC -фильтра (дроссель 6, конденсатор 7); I-fo - напряжение на нагрузке 10, (O-t), (t2t } время открытого состояния ключевого элемента 1 и закрытого состояния ключевых-элементов 2 и 3; (t.tg) - время открытогхз состояния клюевого элемента 2 и закрытого состояния ютючевых элементов 1 и 3; (tjt) - время открытого состояния клюевого элемента 3 и закрытого состояния ключевых элементов 1 и 2/ фиг. 2 о соответствует минимальному фиг, 2 - номинальному, а фи, 2 о - максимальному напряжению на входе стабилизатора. Импульсный стабилизатор постоянно го напряжения работает следующим образом. При oTKpfjTOM, состоянии ключевого элемента 1 (время 0-t ) ток в нагруз ку 10.поступает через ключевой элемент 1, дроссель б. После его закрывания (момент времени t) энергия; запасенная в дросселе 6, передается в нагрузку 10 через первичные обмот ки импульсного трансформатора 4 и замыкаквдие диоды 11 и 12. При зтом ток дросселя 6 на первичной и, следовательно, на вторичной обмотках импульсного трансформатора 4 наводит напряжение, в результате которого один из ключевых элементов (например, 2) приоткрывается. Его приоткры вание приводит к увеличению тока в нагрузку 10 от источника питания через ключевой элемент 2, первичную полуобмотку трансформатора 4 и дроссель б. Увеличение тока в первичной обмотке трансформатора 4 приводит к дальнейшему увеличению напряжения на его вторичной обмотке, следовательно, к еще большему открыванию ключевого элемента 2. На другой вторичной полуобмотке импульсного транс форматора 4 в момент ti формируется напряжение, эапиракядее ключевой элемент 3, При открытом состоянии ключевого элемента 2 (время t, - t) на вторую первичную прлуобмотку импульс ного трансформатора 4 трансформируется напряжение, которое через замыкакядий диод 11 и дроссель б поступает на нагрузку 10. Таким образом к первичной обмотке импульсного трансформатора 4 через замыкающий диод 11 и ключевой элемент 2 прикладывается напряжение источника питания и соответственно через среднюю точку первичной обмотки импульсного трансформатора 4, дроссель б на нагрузку 10 поступает только половина входного напряжения (и5 время ty При поступлении следующего положительного импульса в момент времени tg с выхода блока 13 управления на управляюишй вход ключевого элемента 1 он открывается и, следовательно, ключевой элемент 2 закрывается, а на вход LC- фильтра (дроссель б, конденсатор 7) поступает напряжение источника питания (U время ,). При закрывании транзистора 1 (момент времени ) в результате описанного выше лавинообразного процесса открывается ключевой элемент 3 и на вход ЬС -фильтра (дроссель 6, .:онденсатор ) поступает половина напряжения источника питания. Таким образом на вход ЬС -фильтра (дроссель б, конденсатор 7) поступает в течение времени открытого состояния ключевогоэлемента 1 (O-t ), ( t,) напряжение источника питания, а в течение времени его закрытого состояния (t - tj) , (t., - 14) половина напряжения источника пита-, ния, подключенного к входным клеммам 5 и 9, Ток, потребляемый от источника питания, является суммарным током ключевых элементов 1-3 (ауфиг. 2а, С, б ). Таким образом, в процессе регулирования за период Т управлякадего напряжения на вход LC -фильтра поступает поочередно напряжение Е и напряжение Е/2, что существенно уменьшает пульсацию выходного напряжения и входного тока ( .2) и, следовательно, позволяет улучшить массообъемные характеристики импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

/

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий , три ключевых элемента, блок управления, ЬС -фильтр, первый замыкающий диод и импульсный трансформатор, снабженный первичной и вторичной обмотками, причем вход UC -фильтра через первый ключевой элемент подключен к входной клемме, а его выход соединен с выходной клеммой, блок управ ления входами подключён к выходной клемме и общей шине,, а выходом соединен с управляющим входом первого kлючeвoгo элемента, первый вывод первичной обмотки импульсного траноформатора через второй ключевой элемент подсоединен к входной клемме, отличающийся тем, что, с целью улучшения массообъемных; показателей при одновременном упрощении, в него введен второй замыкающий диод, а первичная и вторичная обмотки импульсного трансформатора снабжены средними выводами, причем второй вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через третий ключевой элемент подключен к входной клемме, а ее средний вывод подсоединен к входу ЬС -фильтра, i первый и второй выводы первичной обмотки импульсного трансформатора (Л через первый и второй замыкающие диоды подсоединены к общей шине, а вторичная обмотка импульсного трансформатора связана с управляющими входами второго и третьего ключевых элементов.