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

1чэЛ,

Q5

сл

{

00

11467543

Изобретение относится к радиозлект- .ронике и может быть использовано в . качестве источника питания радиоэлектронной аппаратуры стабилизированным напряжением постоянного тока.

Цель изобретения уменьшение динамических потерь путем улучшения формы тока через ключевой элемент при одновременном упрощении.Ю

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора 5 на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Импульсный Стабилизатор постоян- 5 8 ного напряжения содержит ключевой элемент 1, сглаживающий LC-фильтр 2, блок 3 управления,вольтодобавочный узел 4, состоящий из диодов 5 и 6, дросселя 7 и конденсатора 8, выход 20 стабилизатора подключен к выходным выводам 9.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 10 напряжение U на выходе блока 3 управления, 11 - напряже- 25

ние и на дросселе 7, 12 - напряжение и 1 на ключевом элементе 1, 13- ток I через ключевой элемент 1, 14 - ток Ig через конденсатор 8, 15 - ток I на входе преобразователя (дросселя 7), 16 - напряжение U., на входе сглаживающего LC-фильтра 2. Кроме того, на фиг. 2 обозначены: Т - период управляющего напряжения, g Е f номинальное и максимальное, значения напряжения на- входе стабилизатора,. U - напряжение на выходных выводах 9.

Импульсный стабилизатор постоянно30

35

2. При этом конденсатор 8 разряжается на нагрузку и по мере разряда конденсатора увеличивается амплитудное значение тока через дроссель 7.

Энергия, запасенная в дросселе 7 во время открытого состояния ключевого элемента 1, передается на конденсатор 8 во время закрытого состояния ключевого элемента 1, поскольку напряжение 11 на дросселе 7 изменяет свою полярность и оказывается сложенным с входным напряжением (и-,,фиг.2) Из фиг. 2 следует, что конденсатор

(Ig, фиг. 2), заряжаясь во время закрыт-ого. состояния ключевого элемента 1 и разряжаясь во время открытого состояния ключевого элемента 1 на нагрузку, обеспечивает непрерывность тока 15 через дроссель 7 от источника питания и формирует ступеньку (вольтодобавку) напряжения 16 на входе сглаживающего LC-фильтра 2 (и , фиг. 2). Стабилизация напряжения Ug на выходе для подключения нагрузки осуществляется- изменением соотношения времен открытого и закры того состояний ключевого элемента 1 соответственно сигналу поступающему с выходных выводов на вход блока 3 управления.

При минимальном входном напряжении ключевой элемент 1 открыт полностью и выходное напряжение равно входному без учета падения напряжения на ключевом элементе 1 в открытом состоянии и падения напряжения на дросселе 7, определяемого активным сопро

ИМПУЛЬСНЫИ С1 ctui-uinodi vji .«-.---тттзопм -

„ „а„;,в™я ра5о«.. с„вд,«м об- ,„ ° ° Ги в.

чением входного напряжения увеличива ется время закрытого состояния ключе вого элемента 1 и соответственно уменьшается ток 15 от источ-ника пита ния, при этом амплитудное значение входного тока не увеличивается с уве личением входного напряжения.

разом.

В соответствии с импульсами управления, поступающими с выхода блока 3 управления, ключевой элемент 1 открывается на время Т - 0,51 и Т, - Т (фиг. 2) и закрывается на

вр емя О - Т, и 0,5Т - Т. Во время закрытого состояния ключевого элемента 1 входное напряжение поступает на выход для подключения нагрузки : через дроссель 7, конденсатор В, диод 5 и сглаживающий LC-фильтр 2. При этом происходит заряд, конденсатора 8 через нагрузку от источника питания В момент открьгоания ключевого элемента 1 напряжение заряженного конденсатора В поступает на выход для подключения нагрузки через ключевой элемент 1, диод 6 и сглаживающий фильтр

8

5

0

5

2. При этом конденсатор 8 разряжается на нагрузку и по мере разряда конденсатора увеличивается амплитудное значение тока через дроссель 7.

Энергия, запасенная в дросселе 7 во время открытого состояния ключевого элемента 1, передается на конденсатор 8 во время закрытого состояния ключевого элемента 1, поскольку напряжение 11 на дросселе 7 изменяет свою полярность и оказывается сложенным с входным напряжением (и-,,фиг.2). Из фиг. 2 следует, что конденсатор

(Ig, фиг. 2), заряжаясь во время закрыт-ого. состояния ключевого элемента 1 и разряжаясь во время открытого состояния ключевого элемента 1 на нагрузку, обеспечивает непрерывность тока 15 через дроссель 7 от источника питания и формирует ступеньку (вольтодобавку) напряжения 16 на входе сглаживающего LC-фильтра 2 (и , фиг. 2). Стабилизация напряжения Ug на выходе для подключения нагрузки осуществляется- изменением - соотношения времен открытого и закрытого состояний ключевого элемента 1 соответственно сигналу поступающему с выходных выводов на вход блока 3 управления.

При минимальном входном напряжении ключевой элемент 1 открыт полностью и выходное напряжение равно входному без учета падения напряжения на ключевом элементе 1 в открытом состоянии и падения напряжения на дросселе 7, определяемого активным сопротттзопм -

,„ ° ° Ги в.

,

чением входного напряжения увеличивается время закрытого состояния ключевого элемента 1 и соответственно уменьшается ток 15 от источ-ника питания, при этом амплитудное значение входного тока не увеличивается с увеличением входного напряжения.

Из диаграмм 12 и 13 (фиг. 2) следует, что форма тока через ключевой элемент 1 близка к прямоугольной с уменьшающейся амплитудой во время открытого состояния ключевого элемента 1, а напряжение на ключевом элементе 1 в момент его закрывания меньше, чем напряжение источника питания, что и определяет уменьшение дина -мических потерь в импульсном стабилизаторе напряжения на 25-30%.

п osr TZ Г

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания. Цель изобретения - уменьшение динамических потерь путем улучшения формы тока через ключевой элемент при одновременном упрощении. Цель достигается тем, что в вольтодобавочном узле 4 диоды 5 и 6 соединены последовательно-со- гласно и подключены параллельно входу сглаживающего LC-фильтра таким образом, что анод диода 5 соединен с первым выводом дросселя сглаживающего LC-фильтра 2, а катод .диода 6 - с общим (положительным) вьгаодом подключения источника питания и нагрузки. Дроссель 7 вольтодобавочного узла 4 включен на входе ключевого элемента 1, а конденсатор 8 - между общей точкой соединения диодов 4 и 5 и общей точкой дросселя 7 с ключевым элементом 1. При выключенном .ключевом элементе 1 коэденс атор 8 обеспечивает непрерывность тока через дрос- - сель 7. Динамические потери уменьшаются за счет снижения напряжения на ключевом элемен -е 1 при его выключении и уменьшения тока через ключевой элемент. 2 ил. 0

It

р а::::

12

)б

IQ-TJ051 ГТГГ 5Т Т2 7

ив ЕнUex f

Фиг. 2

n

о //

usr

EZl-