Импульсный регулятор напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M3/157 

г/«.;

2.Регулятор по п. I, отличающийся тем, ччо, с целью расширения диапазона регулирования, цепь рекуперации подключена к общей точке конденсатора и дросселя LCDфильтра через дополнительно введенную обмотку дросселя БСО- фильтра.

3.Регулятор, по пп. 1 и 2, отличающийся тем,,что точка

соединения диода шунтирующей, цепи с выводом ключевого транзистора соединена с точкой соединения конденсатора и диода LCD-фильтра через вспойогательный дроссель.

4. Регулятор по п. 3, отличающийся тем, что вспомогательный дроссель выполнен двухобмоточным, причем вторая обмотка включена в цепь рекуперации.

1. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ключевой транзистор, шунтирующую его последовательную цепь из конденсатора и диода, цепь рекуперации энергии конденсатора шунтирующей цепи и LCD-фильтр, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, цепь рекуперации., вьшолненная в виде последовательно соединенных дополнительных диода и обмотки дросселя, включена между общей точкой соединения дросселя и конденсатора LCD-фильтра и точкой соединения конденсатора и диода шунтирующей цепи, причем конденсатор LCD-фильтра включен между ключевым транзистором и дросселем фильтра,, а диод шунтирующей цепи соединен с точкой соедине(Л ния ключевого транзистора и конденсатора LCD-фильтра.

г1зобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис пользовано в источниках вторичного электропитания. Известен импульсный регулятор на пряжения (ИРН), содержащий ключевой транзистор, шунтирующую его последовательную цепь из конденсатора и диода, LCD-фильтр, в котором параллельно диоду шунтирующей цепи включен резистор для рассеяния энергии, накопленной в конденсаторе QlJ. Недостатком известного ИРН является низкий КПД. Известен также импульсный регуля тор, в котором разряд конденсатора шунтирующей цепи -происходит через резистор и вспомогательный дрос . сель С23. КПД такого регулятора также низок вследствие потерь в резисторе Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный регулятор напряжения, содержащий ключевой транзистор, шун тирующую его последовательную цепь иг диода и конденсатора, цепь рекуперации энергии конденсатора шунтирующей цепи и LCD-фильтр З. . В таком регуляторе энергия конденсатора шунтирующей цепи передается в индуктивный элемент цепи рекуперации и возвращается в источник питания. Недостатком этого регулятора являются .сложность и низкая надежност что обусловлено наличием дополнительного ключевого элемента в цепи рекуперации энергии конденсатора. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности импульсного регулятора напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в импульсном регуляторе напряжения, содержащем ключевой трангаистор, шунтирующую его последовательную цепь из конденсатора и диода, цепь рекуперации энергии конденсатора шунтирующей цепи и LCD-фильтр, цепь рек.уперацйи, выполненная в виде последовательно соединенных дополнительных диода и обмотки дросселя, включена между общей точкой соединения дросселя и конденсатора LCD-фильтра и точкой соединения конденсатора и диода шунтирующей цепи, причем Конденса тор LCD-фильтра включен между ключевым транзистором и дросселем фильтра, а диод шунтирующей цепи соединен с точкой соединения ключевого транзистора и конденсатора LCD-фильтра. Кроме того, с целью расширения диапазона регулирования цепь рекуперации подключена к общей точке конденсатора и дросселя LCDфильтра через дополнительно введенную обмотку дросселя LCD-фильтра. Точка соединения диода шунтирующей цепи с выводом ключевого транзистора соединена с точкой .соединения конденсатора и диода LCD-фильтра через вспомогательный дроссель. Вспомогательный дроссель может, быть выполнен двухобмоточным, причем Вторая обмотка включена п цепь рекуперации. 3 . На фиг. 1 представлена схема предлагаемого импульсного регулятора напряжения (ИРН); на фиг. 2- то же, цепь рекуперации подключена к общей точке конденсатора и дросселя LCD-фильтра, через вспомогательную обмотку дросселя; на фиг. 3 - то же, со вспомогательным двухобмоточным токоограничивагощим дросселем в цепи ключ€ вcfгo транзистора; на фиг. 4 - кривые токов и напряжений. Импульсньтй регулятор напряжения (фиг. 1) содержит ключевой транзистор 1, подключенный эмиттером к общей точке соединения конденсатора 2 и обратного диода 3 LCDфильтра 4, вспомогательные цепи: шунтирующую ключевой транзистор 1 последовательную цепь из конденсатора 5 и соединенного с эмиттером транзистора диода 6, и цепь 7 реку перации, состоящую из последовател ио coejaHHeHHbix диода 8 и дросселя 9 и подключенную между точками сое динения конденсатора 5 и диода 6 шунтирующей цепи и конденсатора 2 и дросселя 0 LCD-фильтра 4. Нагрузка 11 ИРН подключается к конденсатору 2 LCD-фильтp,a 4. На фиг. 2 представлен вариант . ИРН, в котором цепь 7 рекуперации подключена к общей точке соединени конденсатора 2 и дросселя 10 через дополнительно введенную обмотку 12 дросселя 10. ИРН на фиг. 3 отличается тем, ч к.гпочевой транзистор 1. подключен к общей точке соединения конденсатор 2 и диода 3 через обмотку 13 вспом гательного дросселя 14, вторая об. мотка 15 которого подключена в цеп 7 рекуперации. Импульсный регулятор напряжения (фиг. 1) работает следующим образо В установившемся режиме при относительной длительности состояния ключевого транзистора 1 меньше 0,5 на .нагрузке 1 устанавливается напряжениеи O.fUn 1 где и„ - напряжение на нагрузке J1 и - напряжение питания ИРН. Когда транзис7Ор 1 выключен, ток дросселя 10 протекает через обратный диод 3 и нагрузку 11, а напря24 , 4 жение на конденсаторе 5 равно .напряжению питания. С момента tj, (см. фуг. 4) отпирания транзистора начи.нается процесс запирания обратного диода 3, и ток i., коллектора транзистора 1 нарастает до момента t, окончания процесса восстановления обратного сопрдтивления диода 3. С момента t напряжение на открытом транзисторе 1 спадает почти до нуля (точнее; до остаточного напряжения), и начинается колебательный разряд конденсатора 5 по цепи, транзистор 1 - конденсатор 2 - цепь 7 рекуперации. При этом ток ключевого транзистора 1 равен сумме токов i., 1И дросселя 10 LCD-фильтра 4. В -момент tj когда напряжение на конденсаторе 5 переходит через нуль, открывается диод 6, и ток дросселя 9 замыкается, минуя конденсатор 5, и быстро спадает до нуля. В момент tj достижения токрм i нулевого значения на диоде 8 появляется обратное напряжение, -равное напряжению на нагрузке 11, и цепь 7 рекуперации отключается. , В момент t начинается процесс выключения транзис.тора 1, ток начинает уменьшаться, открывается диод 6. Разность токов . (где дросселя 10) проходит через конденсатор- 5, заряжая его. В момент ty., когда напряжение на конденсаторе 5, равное U , возрастает до напряжения питания, открывается обратный диод 3. После этого ток дросселя 0 замыкается через диод 3, а диод 6 запирается. Процессы в дальнейшем повторяются Такой режим имеет место при ицёО,{}„, В режиме работы ИРН при и„7 0,5U / ц iотносительная длительность открытого состояния транзисторного ключа более 0,5) конденсатор 5 полностью не разряжается, что приводит к скачку напряжения на запирающемся транзисторе и росту динамических потерь. Для обеспечения полного разряда конденсатора 5 цепь 7 рекуперации подключается к точке соединения конденсатора 2 и дросселя 10 через дополнительно введенную обмотку 12 дросселя Ю (фиг. 2J. Обмотка 12 включена так, что наводимое в ней напряжение на зтапе включенного состояния транзистора складывается с напряжением на конденсаторе 5,

При наличии дополнительной обмотки 12 амплитуда тока разряда 1. увеличивается (см. фиг. 4).При этом конденсатор 5 полностью разряжается на интервале открытого состояния транзистора 1.

Для ограничения скорости нарастания тока транзистора 1и снижения динамических потерь при включении, между эмиттером и общей точкой еоещ нения конденсатора 2 и обратного диода 3 включается вспомогательный дроссель, причем|Он может одновременно выполнять и функцию дросселя 9 цепи 7 рекуперации В последнем случае дроссель 9 из цепи рекуперации можно исключить. Однако при этом конденсатор 5 заряжается до

напряжения , что вызывает перенапряжение на транзисторе 1,

Для уменьшения этого напряжения используется двухобмоточный вспомогательный дроссель 14 (фиг. 3),

первичная обмотка 13 которого включена между эмиттером транзистора 1 и общей точкой соединения конденсатора 2 и обратного диода 3, а

вторичная обмотка 15 - в цепь 7 рекуперации.

Таким обра.зом, применение изобретения позволяет.исключить дополнительные ключевые элементы, упростить и повысить надежность устройства в целом. Кроме того, уменьшается стоимость ИРН.

ч-М

(риг.З