Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

Lrz i j

113

Изобретение относится к электро- технике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлект ронной аппаратуры,

Цель изйбретения - повьппение надежности и КПД стабилизатора.

На фиг, представлена схема пульсного стабилизатора постоянного напряжения (ИСН); на фиг,2 - кривые токов и напряжений в ИСН,

ИСН (фиг,1) содержит входной дроссель 1, разделительный конденсатор 2, магнитосвязанный с дросселем 1 вьр- ходной дроссель 3 ВЬС-фильтра с диодо 4 и конденсатором 5, соединенный с нагрузкой 6, параллельный ключевой транзистор 7 с цепями формирования траектории переключения, включающими в себя токоограничивающий дроссель с основной обмоткой 8, включенной последовательно в цепь ключевого транзистора, и обмоткой 9 рекуперации, формирующий конденсатор 10, подключенный через первый доид 11 парал- лельно выводам ключевого транзистора блок 12 управления ключевым транзистором, функционально связанный с цепью 13 управления вспомогательным транзистором разрядной цепи, содержа щей-разрядную обмотку 14 токоограни- чивающего дросселя, второй диод 15 и вспомогательный транзистор 16, Цеп рекуперации содержит обмотку 9 рекуперации токоограничивающего дросселя и третий диод 17,

Блок 12 управления включает в себя широтно-импульсный модулятор 18 и формирователь 19 импульсов, а цепь 13 управления состоит из элемента 20 задержки с фиксированной длительностью и дополнительного 2 формирователя.

На фиг,2 приняты следующие обо- значения: сигнал 22 управления транзистором 7; сигнал 23 управления вспомогательным транзистором 16; 24 и 25 - ток коллектора и напряжения коллектор-эмиттер транзистора 7; на- пряжение 26 на конденсаторе 10; ток 27 коллектора вспомогательного транзистора 16,

ИСН работает следующим образом,

В установившемся режиме, когда транзистор 7 включен, заряженный разделительный конденсатор 2 подключен к входу DLC-фильтра, при этом энергия, накопленная в нем, передается в

2

нагрузку 6, одновременно запасается энергия во входном 1 и выходном 3 дросселях ИСН, На интервале, когда транзистор 7 выключен, напряжение на обмотке выходного дросселя 3 реверсируется и отпирается обратный диод 4 DLC-фильтра, Ток в нагрузке при этом поддерживается за счет энергии, запасенной в выходном дросселе, одновременно протекает процесс подзарядки разделительного конденсатора от источника питания и за счет энергии, запасенной во входном дросселе. Далее процессы повторяются.

Рассмотрим коммутационные процессы, протекающие в ИСН (фиг,2). До момента включения транзистора 7 формирующий конденсатор 10 заряжен до напряжения Цц („„цс момента Т включения транзистора 7 на интервале времени Т,-Т обратный диод 4 находится в проводящем состоянии за счет рассасывания избыточных носителей заряда, накопленных в его базе. При этом нарастание тока в контуре 2-8-7-2-4-2 ограничивается индуктивностью обмотки 8 токоограничивающего дросселя, а напряжение коллектор-эмиттер транзистора 7 быстро спадает до нуля за счет появления напряжения на данной обмотке. Таким образом, потери мощности на интервале включения транзистора 7 сводятся к минимуму,

В момент времени Т,, определяемый задержкой, вносимой цепью 13 управления , открывается вспомогательный транзистор 16 и заряженный формирукг- щий конденсатор 10 начинает разряжаться по цепи 10-16-15-14-8-7-10. При разряде формирующего конденсатора (интервал ) его энергия накагг- ливается в токоограничивающем дросселе. Процесс разряда конденсатора выбирается резонансным либо близким к резонансному. При напряжении на формирующем конденсаторе, близком к нулю, цепь разряда конденсатора разрывается либо за счет выключения вспомогательного транзистора 16, либо за счет перехода в непроводящее состояние второго диода 15, если транзистор остается не выключенным, В момент разрыва цепи разряда напряжение на обмотках токоограничивающего дросселя реверсируется и энергия, накопленная в нем, по цепи 9-17-2 рекуперируется в разделительный конденсатор.

136506 Ч

В момент времени Т блоком 12 уп- включающими в себя токоограничивающий равления вырабатывается сигнал, выклкг- дроссель с обмоткой рекуперации и ос чающий транзистор 7, После процесса

новной обмоткой, включенной последо вательно в цепь коллектора ключевого транзистора, свободным вьгоодом подключенной к точке соединения входного дросселя и разделительного конденсатора, формирующий конденсатор, по;г- ключенный через первый диод параллель но силовым ключевого транзистора, эмиттером соединенного с общей шиной, а базой через блок управления, включающий последовательно соединенрассасывания (.интервал ) начинается спад тока в ключевом транзисторе при одновременном нарастании напряжения коллектор-эмиттер. Скорость нарастания напряжения на транзисторе ограничена и определяется величиной емкости формирующего конденсатора. Выбрав емкость конденсатора такой, чтобы при полном выключении ключевого транзистора напряжение на нем возрос-

включающими в себя токоограничивающий дроссель с обмоткой рекуперации и ос

новной обмоткой, включенной последо вательно в цепь коллектора ключевого транзистора, свободным вьгоодом подключенной к точке соединения входного дросселя и разделительного конденсатора, формирующий конденсатор, по;г- ключенный через первый диод параллель но силовым ключевого транзистора, эмиттером соединенного с общей шиной, а базой через блок управления, включающий последовательно соединен

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппарату- ры. Целью изобретения является повышение надежности и КПД стабилизатора. Цель достигается тем, что в стабилизатор введена разрядная цепь формирующего конденсатора, содержащая соединенные последовательно разрядную обмотку 14 токоограничивающего дросселя, второй диод 15 и вспомогательный транзистор 16, управляющий вывод которого подключен к выходу формироваг- теля импульсов 21 управления вспомогательным транзистором, вход которого подключен к выходу щиротноимпульсно- го модулятора 18 блока 12 управления транзистором через элемент задержки 20. Для работы стабилизатора необходимо, чтобы управление вспомогательным транзистором осуществлялось с задержкой относительно момента включения транзистора 7, причем время задержки должно быть больше или равно времени рассасывания избыточных носителей заряда, накопленных в диоде 4, а окончание импульса управления транзистором 16 должно наступать раньше или, по крайней мере, совпадать с моментом окончания управляющего сигнала транзистора 7. 1 в,п. ф-лы, 2 ил. (Л со 05 сл о Од

ло незначительно, можно свести потери 15 ные входом и выходом широтно-

мощности на интервале выключения к минимуму, В момент достижения тока коллектора ключевого транзистора нулевого значения напряжение на обмотках

токоограничивающего дросселя реверси- 20 билизатора, в него введена разрядная

руется и происходит рекуперация энергии, накопленной в нем за счет протекания основного тока ключевого транзистора. Напряжение на транзисторе при этом возрастает до величины и маке определяемой величиной и скоростью спада тока транзистора, а также коэффициентом трансформации между обмотками 8 и 9.

Таким образом обеспечивается работа ключевого транзистора в безопасной области и с минимальными динамическими потерями. При этом не нарушается режим максимального подавления пульсаций с частотой преобразования системой магнитосвязанных дросселей

иен.

Формула изобретения

1, Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий соедине1г- ные последовательно между входным и выходным выводами входной дроссель, разделительный конденсатор и выходной дроссель БСЬ-фильтра(, магнитосвя- занный с входным дросселем, параллельный ключевой транзистор с цепями фор-

мирования траектории переключения, 50 введенный третий диод.

импульсный модулятор и формирователь

импульсов, - с выходным выводом, ОТ

ли чающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД ста«

цепь формирующего конденсатора, вклкг- чающая соединенные последовательно разрядную обмотку токоограничивающего дросселя, второй диод и вспомога-

тельный транзистор, первым концом подключенная к точке соединения первого диода и формирующего конденсатора, а вторьш - к точке соединения вывода основной обмотки токоограничивающего

дросселя с выводом обмотки входного дросселя и разделительным конденсатором, причем управляющий вход вспомогательного транзистора через введенную цепь управления, включающую

формирователь импульсов и элемент задержки с фиксированной длительностью, подключен к выходу широтно-импульсно- го модулятора блока управления, а обмотка рекуперации связана с обклад-

ками разделительного конденсатора,

2, Стабилизатор по п,1, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния рекуперируемой энергии, запасаемой в формирующих цепях, на качество входного и выходного напряжений стабилизатора, связь обмотки рекуперации токоограничивающего дросселя с обкладками разделительного конденсатора осуществляется через

KIS , О 27

Т1 тг тз Г4 Tf 76 Т7

фиг. 2