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

+ 0-

(Л d

сд

42

о -

Изобретение относится к источникам вторичного питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов, расширение диапазона стабилизации выходного напряжения и увеличение нагрузочной способности. Цель достигается тем, что конденсатор 3 включен параллельно цепи из дросселя 1 и диода 2, включенных в одну из силовых шин. В другую силовую шину включены дроссель 11 и диод 12, зашунтированные конденсатором 13. К точкам соединения дросселей и диодов подключены параллельные коммутирующие элементы 4 и 14. При этом конденсаторы 3 и 13 могут быть выполнены полярными. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

Фиг.З

315

Изобретение относится к элетро- технике, в частности к вторичным источникам электропитания, и может быть использовано для питания радио- электронной аппаратуры и в автомати- кео

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов импульсного стабилизатора постоянного напряжения, а также расширение диапазона стабили - задии выходного напряжения и увеличение нагрузочной способности.

На фиг о 1-4 представлены варианты схем импульсного стабилизатора по- стоянного напряженнаяj на фиг,5-7 диаграммы работы стабилизаторов.

На фиг о 1 представлен импульсньй стабилизатор постоянного, в котором между первым входным и выходным внво- дом последовательно включены дроссель 1 и диод 2, параллельно которым подключен конденсатор 3. К точке соединения дросселя 1 с диодом 2 подключен параллельный коммутирующий элемент 4, управляющий вход которого через узел управления, вьшолнен ный на усилителе 5 и измерительном элементе 6, подключен к выходным выводам.

К импульсном стабилизаторе (фиг,2 конденсатор 3 - полярный, поэтому между точкой его соединения с диодом 2 и выходным выводом включен дополнительный коммутирующий элемент 7, управляющий вход которого через дополнительньш узел 8 управления, вьтолненный на усилительном 9 и измерительном 10 элементах, включен между точкой соединения диода 2 с конденсатором 3 и одним из входных зажимов„

На фиг о 3 представлен импульсный стабилизатор напряжения В нем в положительную щину последовательно включен дроссель 1 и диод 2, параллельно которым подключен конденсатор 3 К точке соединения дросселя 1 и диода 2 подключен параллельньй коммутирующий элемент 4, управляющий вход которого через узел управления на усилителе 5 и измерительном элементе 6 подключен к выходным выводам В отрицательную шину последовательно включены дроссель 11 и диод 12, параллельно которым подключен конденсатор 13о К точке соединения дросселя 11 с диодом I2 подключен параллельный коммутирующий элемент 14, управляю

1 4

щий вход которого соединен с узлой управления„

В импульсном .стабилизаторе (фиг,4) конденсаторы 3 и 13 - полярные, поэтому между точкой соединения конденсатора 3 с диодом 2 и положительным выходным выводом включен последовательный коммутирующий элемент 7, управляющий вход которого через узел 8 управления, состоящий из усилительного 9 и измерительного 10 элементов, подключен между точками соединения конденсаторов с диодами.

На фиг. 5Са-д) приведены диаграммы работы стабилизатора, где U - импульсы управления, подаваемые на управляющий вход коммутирующего элемента 4, i - эпюра тока через дроссель 1, i ( - эпюра тока через конденсатор 3, (, напряжение на дросселе 1, UG напряжение на конденсаторе 3, и 6j,ix напряжение на входе и выходе стабилизатора

На фиг, б (а-е) приведены диаграммы работы стабилизатора при скважности импульсов управления больше двух, на фиг, 7 (а-е), при скважности мень0

0

5

0

5

ше двух, и

Uy. импульсы управления, подаваемые на управляющие входы коммутирующих элементов, i, , i ц-J- эпюры токов через обмотки дросселей, i эпюра потребляемого тока, UQJ, UCA напряжение па конден- саторах„

Работа устройства осуществляется следующим образомо

В начальный момент времени на управляющий вход коммутирующего элемента 4 поступает импульс управления.При этом коммутирующий элемент 4 замыкает цепь, подключая обмотку дросселя 1 к источнику входного напряжения„ В течение времени t накапливается энергия вследствие нарастания тока по закону: ti

t в дроссел.е 1

L-.

г Ws.dt - -11,

H,W/

где 1 - ток через обмотку дросселя 1 ; LI - индуктивность обмотки дрос1

селя I;

(0) - начальньй ток через обмотку дросселя 1 в момент включения коммутирующего элемента 4с,

По срезу импульса управления ком- мутируюшлй элемент 4 размыкает цепь.

Ь,

5131

а ЭДС самоиндукции дросселя 1 в течение времени t, заряжает конденсатор 3 и питает нагрузку В течение времени t,. - t конденсатор 3 поддерживает напряжение на выходе стабилизатора за счет запасенной энергии. В момент времени t на управляющий вход коммутирующего элемента 14 поступает импульс управления При этом коммутирующий элемент 14 замыкает цепь, подключая обмотку дросселя 1 1 к источнику входного напряжения, В течение времени t.j- t в дросселе П накапливается энергия вследствие нарастания тока по закоь

ч :

U,,dt + i,/0)

где L - ток через обмотку дросселя 11; L, - индуктивность обмотки

дросселя 1Ij L , (0) - начальный ток через об7

мотку дросселя.11 в момент включения коммутирующего элемента 14, По срезу импульса управления коммутирующий элемент 14 размыкает цепь а ЭДС самоиндукции дросселя 1I в течение времени t - t заряжает конденсатор 13 и питает нагрузку. В течение времени t-,- t конденсатор 1 3 за счет запасенной энергии поддер- живает на выходе стабилизатора напряжения. Таким образом, выходное напряжение стабилизатора равно сумме .трех напряжений

и

йьш

с, + вх +

э

Если выходное напряжение отличается от заданного, то узел управления преобразует сигнал рассогласования в последовательности импульсов, поступающих на. управляющие входы коммутирующих элементов 4 и 14, изменяя их скважность или частоту таким образом, чтобы выходное напряжение поддерживалось с необходимой точностью с.

В импульсном стабилизаторе () напряжение на выходе стабилизатора появляется после заряда конденсатора 3 и 3 до некоторых значений Ucj О U, при которых на выходе дополнительного узла 8 управления появится сигнал , разрерлающий замыкание коммутирующего элемента 7

7416

При перегрузке стабилизатора цепочка 7,9,10 вьтолняет защитные функции,

Импульсньй стабилизатор постоянного напряжения по сравнению с прототипом позволяет расширить диапазон, в котором может быть стабилизировано выходное напряжение, за счет

0 последовательного включения с источником входного напряжения двух преобразователей, имеющих общий узел управления а

Узел управления наиболее прост в

5 реализации при синфазных сигналах на его выходах о Однако при смещении сигналов на выходах узла управления уменьшаются пульсации выходного напряжения и снижаются помехи, наводи0 мые в первичную сеть. Максимальный эффект уменьп1ения a mлитyды пульса- ,ции выходного напряжения и снижения помех, наводимых в nepBi-гчную сеть, достигается при сдвиге импульсов уп5 равления на полпериода, так как при этом пульсации имеют удвоенную час- стоту и отбор мощности происходит более равномерно

0 Формул а изобретения

Q управления соединен с выходными выводами и конденсатор, один вывод которого соединен с первым выходным выводом, вторые входные и выходной выводы объединены, отличаю 5 щ и и с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, второй вывод конденсатора подключен к первому входному выводу

увеличения нагрузочной способности, в него введены дополнительные коммутирующий элемент и узел управления, а конденсатор выполнен полярным, при- с чем дополнительный коммутирующий элемент включен между точкой соединения диода и конденсатора и выходным вьгео- дом, а управляющий вход дополнительного коммутир яощего элемента подклю-I1

чен к выходу дополнительного узла управления, вход которого подключен между точкой соединения диода и конденсатора и одним из входных выводов Зо Стабилизатор по п. 1 , о т л и- ч ающий с я тем, что, с целью расширершя дияпячона стабилизадии выходного напряжения, в него введены последовательно соединенные между вторыми входным и выходным выводами дополнительные дроссель и диод, за- шунтированные дополнительным конденсатором, к точке соединения которых подключен дополнительный параллельный коммутирующий элемент, управляющий вход которого подсоединен к введенному дополнительному выходу узла управления, сигнал на котором либо синфазен с сигналом на основном выywx..

-

2 йi/ffx

-офиг. 2

1 8

ходе, либо имеет сдвиг по фазе относительно него о

4о Стабилизатор по п 2, о т л и- чающийся тем, что, с целью расширения диапазона стабилизации выходного напряжения, в него введены последовательно соединенные между вторыми входными и выходными выводами дополнительные дроссель и диод, за- шунтированные дополнительным полярным конденсатором, к точке соединения которых подключен дополнительный параллельный коммутируюпдай элемент, управляющий вход которого соединен с введенным дополнительным выходом блока управления, сигнал на котором либо синфазен с сигналом на основном выходе, либо сдвинут по фазе относительно него.

г

o-t

4Сг

I- 5

:d

iJdb/X

-офиг.1

ю -«Ю

rzll

и

Вых

ffi

а