Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1989 года по МПК G05F1/56 

г

со

00

со

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам вторичного электропитания, и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повьппение надежности и уменьшение f 0/ пульсаций выходного напряжения стабилизатора. Регулирующий элемент (РЭ) 1 включен между входным выводом и от водом дросселя 2 LC-фильтра. Такое включение РЭ 1 позволяет уменьшить напряжение на нем, что приводит к повышению надежности стабилизатора и позволяет также исключить скачкообразное изменение тока в дросселе 2, скорость изменения которого определяется индуктивностью вспомогательного дросселя 6 и коэффициентом трансфор- ; мации дросселя 2. Величина пульсаций, обусловленных наличием собственной индуктивности конденсатора 3 LC-фильтра, имеет малую величину. При данном уровне пульсаций можно также уменьшить габариты стабилизатора за счет уменьшения габаритов LC-фильтра. 1 ил. о -h 0 (Л

ZS

0-0

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам вто™ ричного электропитания, и может быть :использовано для питания радиоэлект- ронной аппаратуры.

Цель изобретения повышение на дежности и уменьшение пульсаций выходного напряжения стабилизатора.

На чертеже приведена схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения..

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент (РЭ) I, ЬС фнльтр, состоя- щий из накопительного дросселя 2 и . конденсатора 3, коммутирующий диод А и дополнительньй диод 5, вспомога- . тельный дроссель 6 и блок 7 управ- ; ления.

РЭ 1 включен между первым входным вьгаодом и отводом дросселя 2. К управляющему входу ,РЭ 1 подключен выход блока 7 управления, выполненный, например, на микросхеме 42ЕП1, вход которого соединен с выходными выводами. Выход ЬОфиЛьтра подключен к выходным выводам, а вход шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно соединенных вспомогательного дрос- селя 6 и коммутирукнцего диода 4,Дополнительный диод 5 включен в том же направленияя, что и коммутирующий диод 4, между отводом дросселя 2 и общей шиной.

Стабилизатор работает следующим образом.

Во время открытого состояния РЭ 1 через часть обмотки накопительного дросселя 2 протекает ток 1 РЭ 1. Одновременно происходит накопление энергии в дросселе 2. По команде с блока 7 управления РЭ 1 закрывается и ток части обмотки дросселя 2 замыкается через дополнительный диод 5 и нагрузку. При этом к дросселю 6 прикладьтается часть напряжения обмотки дросселя 2 и через него начинает протекать нарастающий ток, скорость нарастания которого определи- ется из выражения.

Vdiь.

dt быкл W

L

(1)

W

де Гт п - коэффициент трансформа- « ции в дросселе 2; W, ,W,j- число витков дросселя 2 до и после отвода соответственно;

L - индуктивность дросселя |

6;

i - мгновенное значение тока в обмотке дросселя 2 с числом витков W, и во включенном последовательно с этой обмоткой дросселе 6; и., - выходное напряжение ста

Н

билизатора.

ок че рез часть обмотки, располоной после отвода, при вьжлючении 1 уменьшается со скоростью

&i;

Л-i )

(2)

где bi, - величина уменьшения тока

в обмотке W дросселя 2;

о - время нарастания тока во

вспомогательном дросселе 6. Величина &i находится из соотношения

W,j « (W, + W,,).(r - fci,),(3) где I - величина тока через РЭ 1

при его выключении.

Тогда

ui. J2-.T Нп

(4)

и для тока 1 через РЭ 1 справедливо выражение

1 - VK, + (1 - &i,)-(l - К,),

откуда

1+п

IT - IH ,

(6)

где 1„ ток нагрузки;

К, - коэффициент заполнения импульсов на выходе фильтра. С учетом (6) выражение (4) для уменьшения тока представляется в виде

4i,

п

(7)

l+n-K,

Время Zg нарастания тока во вспомогательном дросселе 6 находится из выражения (1) при условии, что ток .1 изменяется от нуля до

Wi 1 .

5

, + Wz , Из этого выражения

L . Г .

и.

п(1 + n-Kj)

(8).

(9)

3 J449973 -4 В результате выражение (2) дляИзвестно, что скорости уменьшения тока в полуобмотке с числом витков W- записЬгеается--И- SXJL /,/:ч

в виде « I - К, + п,-К/

|f аь.. («ОУ . где .,, Н.,2 . „ , ,.

Через время €„ закрьшается диод 5 и Переписывают (16) в виде

накопительный дроссель 2 начинает от- ,Q

давать энергию в нагрузку через дрос- - « ./ij

сель 5 и диод 4. В момент открывания fx 1 + n Kj

РЭ 1 сквозной ток через него не про-с учетом (17) выражение (15) приниматекает, так как диод 5 закрыт, а вет вид

цепи диода 4 установлен дроссель 6, g

ток которого при открьтанйи направлен ()

встречно сквозному току.. j j

Скорость изменения тока через (4,tfi n-Kj дроссель 6 при открывании РЭ 1 рав- 20 Следовательно, при расчете пульса( 1:Й1л ) п Р п - 1, что имеет место в реdt вкя L альных устройствах, за расчетную ско()рость изменения тока в обмотке дросгде и - входное напряжение. числом витков W необходимо

Сравнивая (10) и (П), получают, принимать что скорость изменения тока в обмотке дросселя 1 с числом витков W, максиг- d t вк( мальна в момент включения РЭ1.

Скорость изменения тока в обмотке Переписывают выражение (14) с учедросселя 2 с числом витков W равна °

7f.«. -Ь 2, t%... Ш

Для сравнения максимапьиой скорости

где С, - время изменения тока в дрос- д изменения тока в обмотках дросселя 2 селе 6 при включении РЭ1. в известном и в предлагаемом устрой- Время , определяют из (1) при стве определим отношение этих вели- условии, что в дросселе 6 ток изменя- чин

. .,1т -- -

ется от значения т- ДО нуля

40 (iSi)

dt Bbtitjt. известное

IT- L;

(1+п) UBX + (UBK - V

(13) таким образом45

I Г -,« cj, IH- К. L L Кэ .,

(liwi. Шл- -1Лл111Ш1./UIJ N ин- г сп

dt

14)

Разделив (14) на (10), получают «, ремя спада ока через РЭ J

.. 50от тока 1 до нуля;

.) сопротивление нагрузки

, Уск( UH) -.п стабилизатора.

(iSti) и„ ПДля эффективного ограничения

«ft вымсквозного тока обычно выбирают

1 + (1 - 55L „ .

(2°

. п Д постоянная времени коммутиUBXрующего диода 4.

с учетом (20) получаем, что в предлагаемом устройстве скорость изменения тока в обмотке, дросселя 2

It

р 10-К

€

СП

раз меньше, чем в извест- 5

hoM устройстве.

I Если в качестве коммутирующего циода 4 выбран диод КД213А, а в качестве РЭ1 - транзистор КТ908А, то

UA99736

на регулирующем элементе и уменьшить уровень пульсаций на выходе или при данном уровне пульсаций уменьшить габариты за счет уменьшения габаритов LC-фильтра.

Формула изобретения

10 Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, один силовой вывод которого подключен к первому входному выводу, а управляющий вход подсоеди

0,1

2,3.,

К, 0,2 0,9,

С учетом того, что К получают минимальное численное значение отношения (19), равное 4,6.

Таким образом, величина пульсаций, обусловленных наличием собственной индуктивности конденсаторов ЬС-филы- ра, в предлагаемом устройстве по меньшей мере в 4,6 раза меньше, чем в известном. В то же время величина напряжения Up, на ругелирующем элементе не превьшшет напряжения питания Upx

Использование предлагаемого стабилизатора позволяет повысить надежность источников вторичного электропитания за счет уменьшения напряжения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, один силовой вывод которого подключен к первому входному выводу, а управляющий вход подсоединен к выходу блока управления, вход которого подключен к выходным выводам LC-фильтр, выход которого соединен

с выходными выводами, а вход шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно соединенных вспомога-. тельного дросселя и коммутирующего диода, дополнительный диод, включенный между отводом дросселя LC-фильтра и общей шиной, о тличающийг с я тем, что, с целью повьш1ения надежности и уменьшения пульсаций выходного напряжения, другой силовой вывод регулирующего элемента подключен К отводу дросселя LC-фильтра.