Ключевой стабилизатор напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

2

6 5 Г

|

II

г

8

Изобретение отлосится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение КПД, На интервале замкнутого состояния основного 3 и коммутирующего 8 ключей через внутреннее сопротивление резистора 2 происходит з-аряд двух последовательно включенных конденсаторов 6 и 9. После размыкания ключей 3 и 8 замыкания разрядного ключа 5 происходит разряд конденсатора 6 через разрядный резистор 4 на параллельно включенные конденсатор 9 и нагрузку 10. Управление ключами 3, 5 и 8 осуществляется от блока управления 11, вход которого подсоединен к нагрузке 10. 2 ил.

I

11

Изобретение относится к электро- ,, технике и может быть использовано щ устройствах электропитания средст автоматики и вычислительной техники,

Целью изобретения является увели- нение КПД ключевого стабилизатора напряжения, .

На фиг. 1 представлена схема клю- liieBoro стабилизатора напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясня- |зщие ее работу,

I Ключевой стабилизатор напряжения Ьодержит источник 1 постоянного напряжения, который через внутреннее Сопротивление 2 собственно источни- ка 1 и основного ключа 3, разрядный резистор 4 и разрядный ключ 5 подсоединен к выходной клемме. Между об- |цей точкой основного ключа 3 с раз- рядным резистором А и общей шиной, |включены последовательно соединенные дополнительный конденсатор 6 и диод |7, общая точка которых через коммутирующий ключ 8 подключена к выходной клемме. Между выходной клеммой и общей шиной подсоединены выходной конденсатор 9 нагрузки 10 и вход блока 11 управления, управляющие выходы которого подключены к входам управ- ления основного 3, разрядного 5 и коммутирующего 8 ключей.

Стабилизатор работает следующим образом.

Прк подаче входного напряжения U- напряжение на нагрузке отсутствует и блок 11 управления включает ключи 3 и 8 и отключает ключ 5, При этом происходит заряд емкостей кон- денсаторов 6 и 9 через сопротивление 2 „

При t stjj напряжение на емкостях : конденсаторов 6 и 9 равно нулю, В процессе заряда конденсаторов 6 и 9 ток через сопротивление 2 уменьшается до нуля. Так как емкость конденсатора 6 меньше емкости конденсатора 9, то напряжение на нем нарастает быстрее, чем на конденсаторе 9,

После заряда емкости конденсатора 6 до напряжения U ток по цепи не протекает и на конденсаторах 6 и 9 устанавливаются напряжения, сумма которых равна входному напряжению и , После этого блок 11 управления отключает ключи 3 и 8 и включает ключ 5, Поскольку напряжение н конденсаторе 6 больше напряжения на

0

с

0

5

0

5

конденсаторе 9, то происходит разряд конденсатора 6 и заряд-конденсатора 9. При равенстве напряжений.на конденсаторах 6 и 9 диод .7 запирается и конденсатор 9 разряжается на нагрузку 10.

После разряда емкости конденсатора 9 на нагрузку 10 до заданного значения процесс повторяется. (Сделанное допущение, что нагрузка 10 не влияет на заряд конденсаторов 6 и 9, незначительно отражается на точности расчета, но позволяет более наглядно представить работу стабилизатора).

На фиг, 2 показаны графики изменения напряжений в процессе работы стабилизатора напряжения ДЛЯ - частного случая: емкость конденсатора 6 меньше емкости конденсатора 9 и постоянная времени заряда-разряда емкости конденсатора 6 меньше постоянной времени заряда- разряда емкости конденсатора 9,

При подаче входного напряжения и (момент времени t) через емкости конденсаторов 6 и 9 протекает ток заряда. Так . как постоянная времени заряда емкости конденсатора 6 меньше постоянной времени заряда емкости конденсатора 9,,то в момент времени t, фиксирующий снижение зарядного тока до нуля, напряжения на емкостях конденсаторов 6 и 9 соответственно равны U и Ug, причем и , и + Ug ,

В момент времени t блок управле ния отключает ключи 3 и 8 и включа- ет ключ 5, Поскольку напряжение на конденсаторе 6 больше, чем напряжение на конденсаторе 9, диод 7 отпирается, конденсатор 6 разряжается, а конденсатор 9 заряжается до напряжения и (момент времени tj). При равенстве напряжений на конденсаторах 6 и 9 диод 7 запирается и конденсатор 9 разряжается на нагрузку 10,

После разряда емкости конденсатора 9 до напряжения Ul блок 11 управления отключает ключ 5 и включает ключи 3 и 8 (например, в момент времени t). Так как емкость конденсатора 9 заряжена до напряжения U ., то за время заряда емкости конденсатора 6 (от t до tj) она заряжается до напряжения Ug, а емкость конденсатора 6 - до напряжения U , причем сохраняется равенство U, U + Ug,

В дальнейшем работа стабилизатора происходит аналогично.

Среднее значение на нагрузке U4 регулируется моментом времени оконча- ния разряда емкости конденсатора 9 до заданного значения.

Амплитуда напряжения на емкости конденсатора 9 изменяется в процессе работы стабилизатора при воздействии дестабилизирующих факторов от

и

N1

ДО Uj

Увеличение КПД стабилизатора достигается за счет того, что часть запасенной на дополнительном конденса- торе 6 энергии расходуется в основном на подзаряд конденсатора 9, который разряжается затем на нагрузку 10.

Кроме того, за чет сохранения на конденсаторе 6 остаточногр напря- жения, равного , уменьшаются токи через сопротивление 2 в моменты включения ключа 3 (t, t, t и т.д.) а следовательно, ловьпиается КПД стабилизатора, так как за счет уменьшения токов на сопротивлении 2 рассеивается меньшая мощность.

Формула изобретения

Ключевой стабилизатор напряжения, 30 ча подсоединен к третьему выходному содержащий основной ключ, одним сило- выводу блока управления.

(, t, f| t| tt te t(

ф1/л.2

Составитель Ю. Опадчйй Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Олийнык Корректор л. Патай

вым выводом через резистор подключенный к входной клемме, а другим си- i левым выводом соединенньй с первым выводом конденсатора, конденсатор фильтра, включенный между выходной клеммой и общей шиной и подсоединенный к входу блока управления, первый выходной вывод которого подключен к управляющему входу основного ключа, а второй выходной вывод подсоединен к управляющему входу разрядного ключа, первый силовой вывод которого соединен с выходной клеммой, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения КПД, в него введены диод, коммутирующий ключ и разрядный резистор, а блок управления снабжен третьим выходным выводом, сигнал на котором синхронен с сигналом второго выходного вывода, причем разрядный резистор подключен между общей точкой основного ключа с конденсатором и вторым силовым выводом разрядного ключа, второй вывод конденсатора через диод подключен к общей шине и через коммутирующий ключ соединен с выходной клеммой, управляющий вход коммутирующего клю