Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах электропитания с импульсным регулированием выходного квазинепрерывного напряжения.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик стабилизатора.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема стаби:пизатора5 на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - структурная схема блока управления.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит два силовых ключа 1 и 2j соединенных попарно с конденсаторами 3 и 4, в две . последовательные цепи, вкльэченные параллельно между собой и последовательно между выходным и входным выводами стабилизатора, блок 5 регулирования напряжения на конденса- торах (БРНК), состоя ций из трансфор маторз. 6, первичные обмотки 7 и 8 которого через ключи 9 и 10 управления подключены к конденсаторам 3 и 4 соответственно, вторичная обмотка 11 средним выводом через дроссель 12, а крайними выводами через диоды 13 и 14, обратный диод 15эшун- тярующий выход выпрямителя подключена между выходным выводом . 16 стабилизатора и общей шиной.

Ключи 17 и 18 регулирования включены по отдельности между точками соединения первичных обмоток 7 и 8 с ключами 9 и.10 управления и общей шиной 19, соединяющей вход и выход стабилизатора. Блок 20 управления входом 21 подключен к выходном вы-г воду 16, выходами 22-27 управления - к входам силовых ключей, ключей управления и регулирования соответст- венно,

Блок 20 управления содержит узел 28 сравнения, первым входом 29 подключенный ко 21 блока 20 управления, вторьм входом 30 - к источнику 31 эталонного напряжения, а выходом - ко входам 32 и 33 соответственно основного широтно-импульс него модулятора 34 и дополнительного, пшротно-импульсного модухсятора 35. Генератор 36 выходом подключен ко входу счетного триггера 37 и синхронизирующим входам 38 и 39 соответственно -широтно-нмпульснь х мо

25

46067J

дуля торов 34 и 35, Прямой выход счетного триггера 37 подсоединен к выходу 22 управления блока и входам 41 к 42 соответственно второго.и 5 четвертого логических элементов

И 43,44, а инверсный выход 45 счетного триггера 37 подсоединен к выходу 23 управления блока и входам 46 и 47 соответственно первого и to третьего логических элементов И 48, 49. Выход широтно-импульсного модулятора. 34 подключен ко входам 50 и 51 соответственно первого и второго логических элементов И 48 и 43,.а 5 выход широтно-импульсного модулятора 35 - ко входам 52 и 53 соответственно третьего и четвертого логических элементов И 49,44.

Логические элементы И 48,43,49,44 20 выходами подсоединены соответственно к противофазным выходам 24-27 основного и дополнительного широтно- импульсных модуляторов блока 20 управления. Узел 28 сравнения выделяет сигнал рассогласования путем сравнения выходного и эталонного напряжения. Основной и дополнительный ,широтно-И1-1пульсные модуляторы 34 и 35 формируют широтно-импульс- иые сигналы в функции сигнала рассогласования, причем пилообразное напряжение в основном широтно-импульсном модуляторе 34 синхронизировано импульсами генератора 36 и смещено 35 в поло;китель -;злю область, а пилообразное напряжение в дополнительном ши- ротно-импульсном модуляторе формируется инверсным по отнощению к пилообразному напряжению основного ши- 40 ротно-импульсного модулятора 35.Счет- нъй триггер 37 и схемы И 43,44,48,49 обеспе швают распределение сигналов на вькоды 22-27 блока 20 управления. Импулзэсные сигналы 54-57 соответ- ствуют управлению ключами 1,/, 17.418: соответственно, конденсаторам 3 и 4 соответствуют напряжения 58 и 59, а дросселю 12 - ток 60 (фиг,2),

Ста.би шзатор работает с аедующим 50 образок,

Имлуль,сные сигналы выходов 23 и 22 переключают в противофазе с постоянной частотой силовые к;почи 1 и 2 у подключая .при этом поочередно 55 конденсаторы 3 и 4 между входом и выходом ста би.пизатора. Напряжение на выходе стабилизатора определяется как разность напряжений ка входе ста30

билнзатора и подключенного конденсатора 3 или 4.

Таким образом, для стабилизации напряжения на выходе необходимо регулировать напряжение на конденсаторах 3 и 4 в соответствии с изменениями входного напряжения. Разряд конденсаторов 3 и 4 происходит на интервале их отключения от нагрузки.Ключ 9(10) управления замыкается на некоторое время, и через конденсатор 3(4) протекает ток по цепи: конденсатор 3(4), ключ 9(10) управления, первичная обмотка 7(8) трансформатора 6, половина вторичной обмотки 11, один из диодов 13,14, дроссель 12 и нагрузка, подключенная к выходному выводу 16. Изменяя время подключенного состояния ключа 9(10) управления можно изменять величин - разряд конденсатора 3(4). Заряд конденсаторов 3(4) происходит на интервале их подключения между входным и выходным выводами стабилизатора то- ком, протекающим через них в нагрузку. Если величина тока, на которую заряжаются при этом конденсаторы 3 и 4, недостаточна для обеспечения- стабильности выходного напряжения 5 то конденсаторы 3 и 4 заряжают на интервале их отключения от выхода.

Процесс дозаряда конденсаторов 3 и 4 показан на диаграммах 32 и 33 фиг.2.

В момент времени Т силовой ключ 1 открыт, через него и конденсатор 3 протекает ток от входа на выход 16. Открыт также ключ 18 и конденсатор 4 заряжается током, протекающим по цепи: вход стабилизатора, ключ 18 регулирования, общий провод 19, Ток половины вторичной обмотки 11 протекает на выход 16 через дроссель 12 и один из диодов 13 и 14. В момент времени Т ключ регулирования закрывается, и заряд конденсатора 4 прекращается. На интервале времени Т.- Т напряжение конденсатора 4 неизменно, ток на выход 16 протекает через конденсатор 3 и силовой ключ 1, и ток дросселя протекает на выход 16 через диод 15. В момент времени Т заканчивается половина периода работы схемы.

Дозаряд конденсатора 3 происходит на интервале времени Т - Т аналогично конденсатору 4. Интервал вре

мени Т- Т составляет период работы устройства.

Таким образомJ данньш стабилизатор обеспечивает лучшую стабильность выходного напряжения в динамических режимах работы, поскольку имеется возможность заряжать конденсаторы, посредством которых стабилизируется выходное напряже1ше, с помощью устройства регулирования напряжения на конденсаторах. Кроме того, расширяются функциональные возможности импульсного преобразователя, посколь- ку Е -ст-аб1-шизаторе может быть получено однополярное квазинепрерывное выходное напряжение, изменяющееся по произвольному закону, который определяется зaдaющIiм воздействием, при этом обеспечивается более высокая

скорость изменения выходного напряжения , что также улучшает динамические характеристики стабилизатора.

Формула изобре-тания

25

1. Импульсньш стабилизатор постоянного напряжения, содержащий две идентичные цепи из соединенных последовательного cjinoBoro ключи и 30 конденсатора., подключенные параллелно друг другу и включенные между вход1-а1м и выходным выводами, блок регулирования напряжения, выполненный в виде трансформатора, две пер- 35 вичные обмотки которого через ключи управления подсоединены к конден саторам, вторичная обмотка через выпрямитель, шунтированный обратным диодомJ и дроссель подсоединена меж- 40 ду общей ишной и выходным выводом, блок управления с основным широтно- июлульсным модулятором, подключенный входом к выходному выводу, а противофазными выходами управления 45 и выходами ш-1ротно-импульсного модулятора к управляющим входам силовых клочей и ключей уггравления соответственно, отл1 чающийся тем, что, с целью улучшатся динами- 50 ческих характеристик стабилизатора, в него введены два ключа регулирования, подключеншзш по отдельности между точками соединения первичных обмоток трансформатора с ключами управ 55.ления и общей шиной, в блок управления введен дополнительный широтно- импульсньш модулятор, противофазные выходь которого подключб}, порознь

к управляющим входам ключей регулирования, а общие точки силовых ключей и ключей управления присоединены к выходному и входному выводам COOT- ветствснно,

2. Стабилизатор по п,1, о т л и- чающийся тем, что блок управления выполнен на генераторе, источнике эталонного напряжение, узле сравнения, первый вход которого подключен к входу блока, а второй - к источнику эталонного напряжения,, основном и дополнительном ииротно-им- пульсных модуляторах, управляющие входы которых подключены к выходу узла сравнения, а синхронизирующие входы - к выходу генератора., счетном триггере, вход которого подключен к выходу генератора, первом, втором, третьем и четвертом логических элементах И, первые входы первого и второго логических элементов И подключены к-выходу основного цшротно-им- пульсного модулятора, а первые входы третьего и четвертого логических элементов И - к выходу дополнительного широтн:о-импульсного модулятора, вторые входы первого и третьего логических элементов И подключены к инверсному выходу счетного триггера, а вторые входы второго и четвертого логических элементов И - к прямому выходу счетного триггера, прямой и

инверсный выходы счетного триггера, выходы первого, второго, третьего и четвертого логических элементов И подклкзчены соответственно к противофазным выходам управления, выходам

основного и дополнительного широтно- импульсных модуляторов блока управления „

Изобретение относится к вторичным источникам питания. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик импульсного стабилизатора постоянного напряжения.Для стабилизации.напряжения на выходе регулируют напряжение на конденсаторах 3 и 4 в соответствии с изменениями входного напряжения. Изменяя время подключенного состояния ключа 9 (10) управления, можно изменять величину разряда конденсатора 3(4). Заряд конденсаторов 3 и 4 происходит на интервале их подключения между входом и выходом стабилизатора. Если величина тока, которым заряжаются конденсаторы, недостаточна, то стабильность ухудшается. Цель достигается тем, что конденсаторы 3 и 4 доза- ряжают на интервале их отключения от выхода. Цепь заряда конденсатора 3 (4): вход стабилизатора, обмотка 7 (8) трансформатора 6, ключ 17 (18), общий провод. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л 1C 4i Oi |05 М

Редактор Н.Егорова

Составитель А.Колоколкин

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пшшпенко

Заказ 3998/40 Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная 4