Импульсный регулятор постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/135 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания ,

Цель изобретения - повьшение надежности.

На фиг. 1 и 2 приведены электрические схемы вариантов выполнения импульсных регуляторов постоянного напряжения; на фиг. 3 - эпюры токов и напряжения, поясняющие работу импульсного регулятора,

Импульсньш регулятор постоянного напрй жения (фиг. 1, 2) содержит входные выводы 1 и 2 (питающие шины) основной транзисторный ключ 3, последовательно включенный с LCD-филь- тром, состоящим из дросселя 4, конденсатора 5 и обратного диода 6, и выходные выводы 7 и 8. Основной транзисторный ключ 3 шунтирован первой последовательной цепью, состоящей из диода 9 и конденсатора 10, средняя точка которой через последовательно включенные дроссель 11, диод 12,образующие вторую последовательную цеп и дополнительный транзисторный ключ 13, подключена к выходному выводу. 7 (фиг. 1) или к отпайке 1А дросселя 4 фильтра (фиг. 2jГ Управление транзисторными ключами 3 и 13 производится блоком 15. На фиг. 3 эпюры Uj,

и,

0

и,, и

1,, i,g, 1,5 соответствуют

временным диаграммам напряжений и токов основного 3 и дополнительного 13 транзисторных ключей и конденсатора 10.

Импульсньш регулятор постоянного тока работает следующим образом.

Согласно фиг, 1 при разомкнутом основйом транзисторном ключе 3 дополнительный ключ 13 разомкнут, а обрат- ный диод 6 замкнут и через него протекает ток дросселя 4 фильтра. При этом конденсатор 10 заряжен до напряжения и,, действующего на входных выводах 1 и 2.

3)

., (фиг, JJ отпирания ключа 3 входное напряжение

В момент t,

OCHOSHOrO

прикладывается к одновременно проводящим транзисторному ключу 3 и обратному диоду 6, при этом происходит быстрое нарастание тока ключа 3 и спад тока диода 6. По окончании процесса восстановления запирающих .свойств диода б ток ключа 3 устанавливается равным току дросселя 4, В момент t, отпирается дополнительный

339800 2

транзисторный ключ 13 и

10

в контуре

конденсатор 10 - вывод 1 - вывод 2 - вывод 7 - вывод 8 - ключ 13 - диод 12 - дроссель 11 возникает колебательный процесс разряда конденсатора 10.

Условием полного разряда конденсатора 10 при высокой добротности контура является Ug - аых- ьх где UgijiK напряжение на выходных выводах 7 и 8, При Ug|j,0,5 конденса15

20

25

30

35

40

45

50

2 окончания разряда конден- 10 ток дросселя 11 продолжатор 10 разряжается за время, меньшее длительности полупериода собственных колебаний контура. В этом случае с момента t, сатора

ет протекать в контуре, но у7Ке не через конденсатор 10, а через шунтирующие его диод 9 и проводящий транзисторный ключ 3, В результате вся энергия, накопленная в конденсаторе 10 и дросселе И, передается на вход импульсного регулятора. После спада тока дросселя 11 до нуля с дополнительного ключа 13 снимается управляющий сигнал и он запирается. При запирании основного ключа 3 ток .дросселя 4 вначале протекает через следовательную цепь, состоящую из кон- денса.тора 10 и диода 9, а затем с момента достижения напряжения на конденсаторе 10 значения входного напряжения - через обратный диод 6.

На этапе запирания напряжение на ключе 3 в связи с шунтирующим действием указанной последовательной цепи растет гораздо медленнее, чем спадает его ток. Выбор емкости конденсатора 1.0 производится из условия обеспечения режима транзисторного ключа 3 в области безопасной работы.

Напряжение на дополнительном ключе 13 нарастает при токе, равном нулю, и к моменту t устанавливается равным выходному напряжению.

Рассмотренная схема имеет огра- ниченньш диапазон регулирования, так как режим полного разряда конденсатора 10 обеспечивается только при условии и,,,,ьО,5и,,,

Для увеличения диапазона регулирования в контур разряда конденсатора 10 может быть введен вольтодоба- вочный узел, образованный частью вит- 55 ков обмотки дросселя 4 фильтра (фиг, 2),

В этом случае напряжение, действующее в-контуре разряда, повысится на величину

31

Uw, (Usx-Ueb,x) Г

где W, - число витков между выводом дросселя, подключенным к выводу 7 и отпайкой Т4; W - полное число витков обмотки

дросселя 4,

Необходимое соотношение витков определяется из условия

в.

(U.-U,J( )0,5U,,.

В такой схеме ток разряда конденсатора 10, проте кающий через часть витков W,, трансформируется в обмотку W дросселя 4 и дополнительно загружает основной ключ 3. Так как в импульсных регуляторах, используемых в источниках вторичного электропитания, обычно соблюдается условие

и

ВЫХ мин

b(0,4-0,5)Ue,vaKcj то требуеW,

мое отношение витков -- оказывается

W

малым и дополнительная загрузка основного ключа незначительной.

Формула изобретения

1. Импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно в одну из питающих шин основной транзисторный ключ и дроссель LCD-фильтра, конденсатор которого включен между выходными выводами, а обратный диод - между вто- :рой питающей шиной и общей точкой

10

398004

соединения основного транзисторного ключа и дросселя фильтра, первую последовательную цепь из первого вспомогательного диода и конденсато- ра, шунтирующую основной транзисторный ключ, вторую последовательную цепь из второго вспомогательного диода и дросселя, и дополнительный транзисторный ключ, отличающий- с я тем, что, с целью повьппения надежности путем снижения загрузки по току-основного и по напряжению дополнительного транзисторных ключей, вторая последовательная цепь подключена одним выводом к средней точке первой последовательной цепи, а вторым - через указанный дополнительный транзисторный ключ к первой питающей шине, причем первая последовательная цепь первым вспомогательным диодом подключена к точке соединения основного транзисторного ключа с дросселем LCD-фильтра.

15

20

2.Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что дополнитель- ньй транзисторный ключ соединен с первой питающей шиной путем подключения его к выходному выводу первой питающей шины.

3,Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный транзисторный ключ соединен с первой питающей шиной путем подключения его к отпайке обмотки дросселя фильтра.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем снижения загрузки по току основного и по напряжению дополнительного транзисторных ключей. Устройство содержит включенные последовательно в первую питающую шину .основной транзисторный ключ,3 и дроссель 4 LCD-фильтра. Конденсатор 5 этого фильтра включен между выходными выводами 7, 8, а обратный диод 6 - между второй питающей шиной и точкой- соединения ключа 3 с дросселем 4. Транзисторный ключ 3 зашунти- рован последовательной цепочкой из диода 9 и конденсатора 10, точка соединения которых через вторую последовательную цепь из дросселя 11 и диода 12 и дополнительный транзисторный ключ подключена либо к первой питающей шине, образующей выходной вывод 7, либо к отпайке дросселя 4. Указанное соединение элементов устройства позволяет снизить величину импульсного тока разряда конденсатора 10 и установленную мощность ключа 13 за счет обеспечения передачи энергии, накопленной в конденсаторе 10 и дросселе 11, на вход импульсного регулятора, а также малой величины отношения чисел витков Частей обмотки дросселя 4. 2 з,п. ф-лы, 3 ил. i (Л С СлЭ 00 со 00 9u2.f

f.

2i6 п-О8 юФаг 2

totj t2

Составитель Т. Добровольские Редактор С.Патрушева Текред М.Ходанич

Заказ 4240/51

Тираж 659. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор С.Шекмар