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

315

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам постоянного напряжения, и может быть использовано в качестве источника электропитания или преобразователя напряжения для радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение КПД путем снижения энергетических потерь, пйвышенце технологичности и расширение диапазона нагрузок импульсного стабилизатора,

На фиг.1 приведена структурная схема стабилизатора; на фиг.2 - диаграммы напряжений; на фиг.З - схема стабилизатора, вариант.

Стабилизатор содержит блок 1 управления и N энергонакопителей 2 (N 2). Каждьш энергонакопитель содержит по два коммутатора 3 и 4, пр1ием коммутатор 3 выполнен размы- karaniHM, а коммутатор 4 - замыкающим, один накопительный конденсатор 5, первым выводом соединенный с первыми выводами коммутаторов 3 и 4, и два диода 6 и 7, соединенных последова- Фельно и включенных встречно между общей шиной 8 и выходом 9 соответствующего энергонакопнтеля 2. Общая точка двух диодов 6 и 7 подключена к второму выводу -сонденсатора 5. Второй вывод коммутатора 3 соедипе с с входом 10 соответстиуюп его энергонакопителя 2 и с входным выводом 1 Второй вывод коммутатора 4 соедннен с o6n,eii шиной 8. Первый 12 и второй 13 управляющие входы каждого энерг о- накопителя 2, соединенные соответственно с управляющими входами обоих его коммутаторов 3 и 4, подключены к соответствуюиц1м выходам блока 1 управления.

Выходы 9 всех энергонакопителей 2 соединены с входом фильтра 14 разряда, -выход которого подключен к первому выводу выходно1 О конденсатора 15 и к выходному выводу 16. Второй вывод выходного конденсатора 15 соединен с общей шиной 8.

Блок I управления содержит компаратор 17, первый вход которого соединен с ситочником 18 эталонного напряжения, второй вход - с входом блока 1 управления, подключенного к выходному выводу 16, а выход - с первым входом элемента И 19, второй вход которого подключен к генератору 20 импульсов. Вход N-канального рас1534

прсделителя 21 импульсов соединен с выходом элемента И 19, а 2 N выходов распределигел-я 21 импульсов подклю-

2 чены к соответствуюцу м выходам блока 1 управления..

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

tO На фиг.2 приведены диаграммы напряжений, поясняющие работу стабилизатора. Величина входного напряжения Еg по модулю должна превышать величину эталонного напряжения

15 источника 18. При подаче на входной вывод 11 постоянного напряжения происходит заряд каждого накопительного конденсатора 5 по следующей цепи: коммутатор 3 - накопительный конден20 сатор 5 - первы диод 6. Koм гyтaтopы 3 при этом , . е. упранляю- 1ДИЙ сигнал на не посгупает. До тех пор пока напряжение на В1,1ходном конденсаторе 15 будет меньше эталон него напряжения источника 18, KOMtia- ратор 17 будет подавать единичный сигнал на элемент И 19, поэтому импульсы с ге}1ератор;1 20 будут прохо- цить через него -на вход распредели30 теля 21. На его 2 N выходах попарно и поочередно (с 1-го по N-ii выход) будут пояп. 1яться управляющие импульсы, которые в к JЖДoм из N зпсг Гонякопителе 2 поочередно будут

35 размыкать (импульсы 22.I,...,22.N, фиг.2) коммутатор 3 и замыкать (импульсы 23.I,..,,23.N, фиг.2) на общую ПП1НУ 8 KOMNryTaTop 4, Импульсы 22.1,,..,22.N начинаются раньше и

40 заканчнваются позднее по времени соответствующих импульСов 23. 1 ,,,, 23.N, как показано на фиг.2. При этом на первом выводе накопительного ковденсатора 5 будет нулевой по45 тендиал, а на втором его выводе - потенциал, равный по величине и противоположный по знаку входному напряжению. Вследствие этого первый диод 6 закрывается, а второй диод 7 откры5Q Бается. Происходит перераспределение энергии, запасенной накопительным конденсатором 5 меж,цу ним и выходным конденсатором 16 но следующей цепи: корщенсатор 5 - диод 7 - фильтр 14

ее заряда - выходной конденсатор 15. Поочередный разряд (перераспределение запасенной энергии) накопительных конденсаторов 5 происходит с частотой генератора 20 импульсов до тех

пор, пока величин-:) напряжения ji-i «-,:- ходном конденсаторе 15 не прпвысит величиш. эталонного напряжергия источника 18. Тогда на выходе компаратора 17 появится нулевой сигнал, и поступление импульсок с генератора 20 через элемент И 19 на вход распределителя 21 импульсов прекратится. Управляющие импульсы не будут поступать ни на один из э {ерго|1акопителей 2, в результате чего накопительные конденсаторы 5 будут заряжаться до величины входного напряжения. При разряде выходного конденсатора 15 на нагрузку единичный сигнал на выходе компаратора 17 будет п;глсутствовать до тех нор, пока вследствие возобновившегося процесса подзаряда конденсатора 15 величина напряжения на нем не превысит эталонную. Таким образом осуществляется стабилизация напряжения.

Выходное напряжетше предлагаемого импульсного стабил 1затора напряжения противоположно по полярности его вxoднo ry напряжению, что делает предпочтительным его использойание в ряде случаев по сравнетшкэ с импульсными стабилизатг р мтт,

В ряде простей ч случаев в каждо из энергонакопителей первый коммутатор 3, включенный между первым выводом накопительного конденсатора 5 и входным выводом 11, может быть заменен на сопротивление 24, в этом случае управляющий вход энергонакопителя 2 соединяется только- с управляющим входом второго коммутатора А (фиг.З).

Предлагаемый стабилизатор имеет более высокий КПД, так как в нем снижены энергетические потери за счет исключения дросселя, содержащего энергопередающие обмотки. Кроме того, благодаря отсутствию дросселя стабилизатор более технологичен, дешев и поддается процессу микроминиаг тюризации. Стабилизатор имеет также, более широкий диапазон нагрузок, так как он содержит N накопительных конденсаторов. В предлагаемом стабилизаторе нет потерь на компенсацию, так как в нем величина входного напряжения непосредственно не влияет на величину вьгходного напряжения. Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий два энергонакопителя, каждый из которых вклю0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

;Л ,;т ;in;j коммутато а и РДИ; илкопл- . тельный конденсато; f пт-пчем и кажлоп э иоргонакопи геле neppiiii lihi- o;: наг-:о- iiirTP.iTbHoro копленса roiia соединен с первыми вьпктдами соптг обоих коммутаторов, mopo. i цпвод первого из которых Еклмчсп к входу соответствхтещего Нергоишчогштеля и входному выводу, и Плок управления, вход которого по:(кл;(1чеи к кь;ходпым выводам, а выходы - к nepBiiiM и вто- рь м управляющим входам соответствующих энергонакопителе}, которые соединены, соответственно с управляющими входами своих первых и вторых KONmy- таторов, о т л и ч а ю и и и с я тем, что, с пелью noBpiimennH КПД путем снижения энергетических потерь, повыщения технологичности и расширения диапазона нагрузок, в него введены N-2 энергонакопителей, где , а в каждый из N энергонакопителей введено по два диода, соединенных последовательно и включенных встречно между общей шиной и выходом соответствующего энергонакопителя, причем общая точка этих двух диодов подколочена к второму ;зыводу соответ- . ствующего накопительного конденсатора, второй вывод каждого второго- коммутатора подключен к общей шине, кроме того, первые коммутаторы всех N энергонакопителей выполнены размыкающими, а вторые - замыкающими, выходы всех N энергонакопителей соединены с входом введенного фильтра заряда выход которого подключен к первому выводу введенного выходного конденсатора и к выходному выводу, второй вывод выходного конденсатора соединен с общей тиной, при этом блок управления снабжен источником эталонного напряжения, компаратором, логическим элементом И, N-канальным распределителем импульсов с двумя группами выходов, а также генератором импульсов, причем первый вход компаратора соединен с источником эталонного напряжения, второй вход - с эходом блока управления, а выход - с первьм входом элемента И, второй вход которого подключен к генератору импульсов, вход N-каНсгпьного распределителя импульсов соединен с выходом элемента И, а 2N выходов распределителя импульсов первой и второй групп подключенЕ к соответствующим выходам блока управления. ,

IL

m

2t

-

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электропитания или преобразователя напряжения для радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД путем снижения энергетических потерь, повышение технологичности и расширение диапазона нагрузок. N накопительных конденсаторов 5 энергонакопителей 2 заряжаются до величины входного напряжения. Затем эти конденсаторы 5 поочередно в соответствии с сигналами блока 1 управления подсоединяются параллельно выходному конденсатору 15. При этом происходит перераспределение энергии между накопительным 5 и выходным 15 конденсаторами. Поочередный разряд накопительных конденсаторов 5 происходит с частотой генератора 20 импульсов до тех пор, пока величина напряжения на выходном конденсаторе не превысит величины эталонного напряжения источника 18. КПД стабилизатора повышается за счет снижения энергетических потерь, т.к. в нем отсутствует дроссель, содержащий энергопередающие обмотки. Благодаря отсутствию дросселя стабилизатор более технологичен, дешевле и поддается процессу микроминиатюризации. Диапазон нагрузок расширен благодаря наличию N накопительных конденсаторов 5. 3 ил.

/

8 73

г/г7