Импульсный регулятор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M3/135 

СД 4 to

O

.т 9

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к импульсным преобразователям постоянного напряжения, и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны импульсные регулятор напряжения (ИРН), используемые в источниках вторичного электропитакия для регулирования постоянного напряжения, содержа цие ключевой транзистор, выходной ЦСД-Лильтр и Бспомог,ательнь й двухобмоточный дроссель для уменьшения динамических потерь в транзисторе ClJНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ИРН содержащий подключенньй к источнику питания ключевой транзистор, соединенный последователь,но с первичной обмоткой вспомогательного двухобмоточного дросселя, и выходной 1СД-фильтр, дричем вторичная обмотка вспомогательного двухобмоточного дросселя соединена последовательно с дополнительным диодом и подключена к выходу ЬСД-фильтра параллельно нагрузке. В таком ИРН при выключении транзистора энергия вспомогательного дросселя, накопленная на интервале включенного сос|тояния транзистора, передается через дополнительный диод на выход регулятора. При этом перенапряжение на транзисторе зависит от коэффициента трансформации вспомогательного двухобмоточного дросселя, напряжения на нагрузке регулятора и индуктивности рассеяния вспомогательного дросселя и скорости спада тока коллектора ключевого транзистора L23. I

71ля получения приемлемого значения величины перенапряжения на транзторе число витков первичной обмотки вспомогательного двухобмоточного дросселя в реальной схеме берут в несколько раз меньше числа витков вторичной обмотки этого дросселя. Это обуславливает повьшенные значения индуктивностей рассеяния обмоток указанного дросселя и, соответственно, увеличение составляющей перенапряжений, определяемой индуктивностью рассеяния. В результате в таком регуляторе не удается существенно снизить перенапряжение. Это приводит к росту динамических потерь

в тра зисторе, сниже ию КПД и надежности регулятора.

Кроме того, при включении ключевого транзистора, когда обратный дио исд-фильтра еще открыт, обратное напряжение на дополнительном диоде превь 1ает напряжение на входе ИРН во столько раз, во сколько раз число витков первичной обмотки вспомогателного двухобмоточного дросселя меньше числа витков вторичной обмотки этого дросселя. Это является причиной повышенной установленной мощности дополнительного диода и соответственно устройства в целом.

Цель изобретения - повышение КПД надежности и уменьшение установленно мощности импульсного регулятора напряжения.

Поставленная цель достигается тем что в импульсном регуляторе постояннго напряжения, содержащем подключенный к источнику питания ключевой транзистор, соединенный последовательно с первичной обмоткой вспомогательного двухобмоточного дросселя и выходным ЬСД-фильтром, вторичная обмотка вспо чогательного двухобмоточного дросселя соединена последовательно с дополнительным диодом, образуя цепь, подключенную к выходу LCД-фильтpa параллельно цепи нагрузки, дроссель ЬСД-фильтра снабжен дополнительной обмоткой, включенной последовательно в цепь вторичной обмотки вспомогательного двухобмоточно дросселя, причем дополнительная и основная обмотка дросселя ЦСД-фильра включены согласно.

Кроме того, с целью упрощения дополнительная обмотка дросселя иСД-фильтра образована -частью витков его ocHOBHoi обмотки.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого импульсного регулятора постоянного напряжения , на фиг. 2 - схема регулятора, в котором дополнительная обмотка дросселя ЬСД-фильтра образована отводом от части витков основной обмотки.

Импульсный регулятор постоянного напряжения (см.фиг.1) содержит подключенный к источнику питания ключевой транзистор 1, последовательно с KOTopbiM соединена первичная обмотка 2 вспомогательного двухобмоточного дросселя 3 и выз одной ЬСД-фильт 4, образованный основной обмоткой 5 дросселя 6, обратным диодом 7 и кон3денсатором Н. К конденсатору 8 подключена нагрузка 9. Вторичная обмот ка 10 вспомогательного дросселя 3 соединена последовательно с дополнительным диодом 11, введенной дополнительной обмоткой 12 дросселя 6 ЬСД-фильтра 4 и подключена к выходу регулятора параллельно нагрузке 9. В предлагаемом регуляторе числа витков обмоток 2 и 10 дросселя 3 должны быть равны. Это позволяет при бифилярной конструкции этих обЬюток получить минимальные индуктивности рассеяния. Число.витков дополнительной обмотки 12 дросселя 6 меньше числа витков основной обмотки 5 и Определяется минимально необходимым напряжением на об,мотке 10 дросселя 3, которое на интервале закрытого состояния транзистора 1 обеспечивает спад тока дросселя 3 д нуля и запирание дополнительного ди да 1 1 . Регулятор (фиг. 1) работает след щим образом. При включении транзистора 1 напряжение источника питания прикла, дывается к первичной обмотке 2 вспо .могательного двухобмоточного дросселя 3, поскольку обратный диод 7 .-продолжает оставаться в открытом состоянии. Полярности напряжения на обмотках 5 и 12 дросселя 6 при этом продолжает оставаться такой, как показано на фиг. 1 без скобок. Нарастание .коллекторного тока происхо дит при напряжении на транзисторе 1 близком к нулю. Следовательно, поте ри в транзисторе 1 на этапе включен отсутствуют. Обратное напряжение на дополнительном диоде 11 До момента запирания обратного диода 7 незначительно, превьшает напряжение источ ника питания. С момента запирания обратного цк да 7 полярность напряжения на обмот ках 5 и 12 дросселя 6 меняется (показана на фиг. 1 в скобках), а напряжение на обмотке 2 и, следовательно, на обмотке 10 дросселя 3 ст нет близким нулю, так как индуктивность вспомогательного дросселя 3 намного меньше индуктивности дросселя 6. Обратное напряжение на до26полнительном диоде 11. при этом остается на уровне н.пряжения источника питания регулятора. При запирании транзистора 1 ток обмотки 5 дросселя 6 замыкается через обратный диод 7, напряжение на обмотке 5 дросселя 6 меняет полярность и становится равным напряжению на нагрузке 9. Ток дросселя 3 замыкается по цепи: обмотка 10 дросселя 3 обмотка 12 дросселя 6 - конденсатор 8 - диод 11, и начинается его спад под действием разности напряжений на нагрузке 9 и обмотке 12 дросселя 6. Напряжение на выключенном транзисторе 1 равно сумме напряжений источника питания и упомянутой разности напряжений на нагрузке 9 и обмотке 12 дросселя 6. После спада тока дросселя 3 до нуля дополнительный диод 11 запирается. Процессы в дальнейшем повторяются. На фиг. 2 представлена схема импульсного регулятора постоянного напряжения, в которой дополнительная обмотка 12 дросселя 6 образована отводом 13 от части витков обмотки 5.. Процессы в этой схеме аналогичны процессам в регуляторе по фиг. 1. Использование дополнительной обмотки дросселя ССД-фильтра выгодно отличает предлагаемый регулятор от прототипа, так как появляет-ся возможность применения вспомогательного дросселя с бифилярной конструкцией обмоток. В результате достигаются минимальные индуктивности рассеяния обмоток вспомйгательного дросселя, что обусловливает уменьшение величины перенапряжений на транзисторе, вызванные указанными индуктивностями рассеяния. Следовательно, динамические потери в транзисторе уменьшаются, возрастают КПД и надежность регулятора. Кроме того, обратное напряжение .на дополнительном диоде в отличие от прототипа не превьппает напряжения источника питания регулятора. Это позволяет уменьшить установленную мощность дополнительного диода и соответственно регулятора и снизить стоимость этого диода и регулятора в целом.

Т М

1. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий подключенный к источнику питания ключевой транзистор, соединенный последовательно с первичной обмоткой вспомогательного двухобмоточного дрос селя и выходным ЬСД-фильтром, вторичная обмотка вспомогательного двухобмоточного дросселя соединена последовательно с дополнительным диодом, образуя цепь, подключенную к выходу иСД-фильтра параллельно цепи нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения KItt и надежности, и уменьшения установленной мощности, дроссель 1СД-фильтра снабжен дополнительной обмоткой, включенной последовательно в цепь вторичной обмотки вспомогательного двухобмоточного дросселя, причем дополнительная и огновная обмотки дросселя ЦСД-фильтра включены согласно. 2. Регулйтор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения, дополнительная обмотка (Л дросселя LCД-фильтpa образована частью витков его основной обмотки.

Фиг.2