Импульсный стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/44 

10

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппара- туры.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования и умен ьшениё коммутационных перегрузок

На чертеже представлена функцио- нальная схема импульсного стабилизатора переменного напряжения.

Стабилизатор содержит дроссель 1, двухполярные ключи 2 и 3, узел 4 управления, логический инвертор 5, конденсатор 6, Каждый из двухполяр- ных ключей 2 и 3 состоит из диодного выпрямительного моста 7, однополяр- ного ключевого регулирующего элемента 8, обмотки 9 дополнительного дросселя, диода 10 и резистора 11. К вы- 20 ходу стабилизатора подключена нагрузка 12. Первая обмотка дросселя 11 подключена к входу стабилизатора через двухполярный ключ 2, а вторая его обмотка 12 соединена с выходом 25 стабилизатора, шунтированного конденсатором б, через двухполярный ключ 3.- Выход стабилизатора подключен к входу узла 4 управления, выход которой соединен с управляющим входом ключа 2 и через логический инвертор 5 подключен к управляющему входу ключа 3.Причем оба двухполярных ключа выполнены в виде выпрямительного моста

15

30

7, в диагональ постоянного тока каж- энергия запасаемая дросселем 1 и пеJiJ .

цого из которых включены последовательно соединенные однополярный ключевой регулирующий элемент,например транзистор 8, и одна из обмоток дополнительного двухобмоточного дросселя 9, каждая из которых шунтирована последовательно соединенными диодами 10 и резистором 11. При этом отношение витков обмоток дросселя

1равно отношению витков обмоток до- полнительного дросселя 9.

Стабилизатор работает следующим образом.

Частота переключения ключей 2 и 3 выбирается на много выше частоты питающей сети, а поскольку на их управляющие входы поступают инверсно противоположные сигналы,открьшаются они попеременно.При открытом ключе

2в обмотке дросселя 1.1 протекает ток и в нем накапливается избыточная электромагнитная энергия.Ключ 3 в этом режиме закрыт и нагрузка 12 потребляет энергию, запасенную конредаваемая во время паузы в нагрузку. В результате амплитуда выходного напряжения остается постоянной.

При увеличении входного напряже- 40 ния или увеличении сопротивления нагрузки узел управления укорачивает импульс тока, протекающий через обмотку дросселя 1.1 и увеличивает длительность паузы. При этом амплитуда выходного напряжения также остается постоянной.

Чтобы исключить возможные коммутационные перегрузки по току,когда один из двухполярных ключей 2 и 3 уже открылся,а второй не успел еще закрыться,каждьш из них выполнен в виде выпрямительного диодного моста 7, в диагональ постоянного тока которого включены последовательно соеди- gg ненные диодом 10 и резистором 11.

Токи через первую и вторую обмотки дополнительного дросселя всегда не меньше, чем соответствующие токи через первую и вторую обмотки дрос50

0

0 5

денсатором 6.После закрывания ключа 2 начинается протекание тока через открывшийся ключ 3 и обмотку дросселя 1,2, сопровождающееся переходом энергии, накопленной в дросселе 1 в конденсатор 6 и нагрузку 12.Величина вольтосекундной площади на обмотках дросселя 1 во время открытого состояния ключа 2 равна и противоположна по знаку вольтсекундной площади на них во время открытого состояния ключа 1 на первую обмотку дросселя поступает синусоидальное сетевое 5 напряжение,форма выходного напряжения представляет из себя ломанную кривую, огибающая которой может как угодно близко приближаться к синусоиде, амплитуда которой зависит от отношений витков вторичной и первичной обмоток дросселя 1 и скважности импульсов на выходе схемы 4 управления .

Постоянная амплитуда переменного напряжения поддерживается автоматически узлом 4 управления, изменением скважности импульсов на ее выходе. Если входное н апряжение уменьшилось или уменьшилось сопротивление нагрузки, схема управления начинает изменять скважность в сторону увеличения длительности открытого состояния ключа 2 и уменьшения длительности паузы. Таким образом, увеличивается

0

редаваемая во время паузы в нагрузку. В результате амплитуда выходного напряжения остается постоянной.

При увеличении входного напряже- 0 ния или увеличении сопротивления нагрузки узел управления укорачивает импульс тока, протекающий через обмотку дросселя 1.1 и увеличивает длительность паузы. При этом амплитуда выходного напряжения также остается постоянной.

Чтобы исключить возможные коммутационные перегрузки по току,когда один из двухполярных ключей 2 и 3 уже открылся,а второй не успел еще закрыться,каждьш из них выполнен в виде выпрямительного диодного моста 7, в диагональ постоянного тока которого включены последовательно соеди- g ненные диодом 10 и резистором 11.

Токи через первую и вторую обмотки дополнительного дросселя всегда не меньше, чем соответствующие токи через первую и вторую обмотки дрос0

селя 1. Это соотношение не меняется при переключении ключей 2 и 3, так как дроссели 9 и 1 выбираются с одинаковым отношением витков первой и второй обмоток. Разностные токи,равные разности токов в соответствующих катушках дросселей 9 и 1,протекают по цепям: обмотки дополнительного дросселя 9, диоды 10, резисторы 11. Поэтому при переключении ключей 2 и 3 на них не возникает коммутационных перегрузок по напряжению.

Во время переходного процесса при переключении двухполярных ключей 2 и 3, когда оба транзистора 8 открыты практически все входное напряжение падает на первой обмотке дросселя 9, а все выходное - на второй.При этом токи через обмотки дросселя 9 начи- нают увеличиваться, увеличивая энергию в дросселе 9, так как на обоих обмотках падает положительное напряжение. Но поскольку ток через ключи 2 и 3 не превьш1аёт токов соответственно через первую и вторую обмотку дросселя 9, которые не могут изме- ниться мгновенно, тем самым исключаются коммутационные перегрузки по току во время переходногЪ процесса.

После окончания переходного процесса избыточная энергия, наполненная дросселем 9 за время переключения и определяемая токами в его обмотках, рассеивается на диоды 10 и резисторы 11. При этом параметры резисторов 11 выбираются так,чтобы до следующего переключения ключевых элементов разностные токи стали равными нулю,

Благодаря введенным средствам увеличивается диапазон регулирования вькодного напряжения и обеспечивается возможность гальванической развязки между входом и выходом стабилиза тора. Кроме того, построение схемы

Редактор Н.Рогулич

Составитель О.Овсянников

Техред М.Дидык сКорректор С.Шекмар

Заказ 6282/47 Тираж 863Подписное

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

позволяет ойтимизировать режимы ключевых элементов, за счет оптимального выбора отношения витков обмоток дросселя 1,что особенно важно в тех случаях,когда требуется стабилизиро- вать напряжение,амплитуда которо го значительно отличается от амплитуды входного напряжения.Достоинством устройства является также отсутствие ком- мута1щонных перегрузок,чТо увеличивает надежность схемы и уменьшает потери в ней.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор переменного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными выводами дроссель и двухполярный ключ, вьшолненный в виде диодного моста с диагональным включением регулирующего элемента, управляющий вход которого подключен к выходу узла управления,входом подключенного к вькодным выводам,второй двухполярный ключ, подключенный к одному из выходных выводов, конденсатор, подключенный параллельно выходным выводам, отличающийся тем,что, с целью расширения диапазона регулирования и уменьшения коммутацион- ных перегрузок,в него введены логический инвертор, включенный между выходом узла управления и управляющим входом регулирующего элемента второго двухполярчого ключа,выполненного аналогично первому,Дроссель снабжен второй обмоткой, включенной между вторым двухполярным ключом и другим выходным выводом, а регулирующие элементы указанных ключей выполнены в виде транзистора, в силовые цепи которых включены шунтиро - ванные диодно-резистивнь1ми цепями обмотки введенного дополнительного дросселя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - расширение диапазона регулирования и уменьшение коммутационных перегрузок. Энергия, запасенная в первой обмотке дросселя 1 за время открытого состояния ключа 2, передается в нагрузку посредством второй обмотки дросселя за время открытого состояния ключа 3. Управление ключами 2 и 3 осуществляется посредством узла 4 управления и логического инвертора 5. Для уменьшения коммутационных перегрузок имеются цепи в виде обмоток дросселя 9 и диодно- резистивных цепочек 10 и 11. 1 ил. S. лФЗЕка чжапкв