Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

СП СП

со

СО О

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в различных устройствах вторичного электропитания при необходимости получе- ния постоянного напряжения с изменяющейся полярностью.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 приведена принципиаль- Ная схема импульсного стабилизатора Постоянного напряжения; на фиг. 2 - схема блока управления} на фиг. 3 - схема блока регуляторов, задающих режим работы устройства.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит первый клю- Чевой элемент 1, включенный между входным выводом и первым выводом Дросселя 2, подключенным через второй ключевой элемент 3 к общей шине. Вч о- рой вывод дросселя 2 подключен к первым выводам третьего 4 и четвертого 5 коммутирующих ключей. Второй вывод третьего коммутирующего ключа 4 сое- динен с общей шиной, а второй вывод четвертого коммутирующего ключа 5 - с1 выходным выводом. Пятый ключевой элемент 6 включен между первым выво- Дом дросселя 2 и выходным выводом. Конденсатор 7 подключен между выходным выводом и общей шиной о

Блок 8 управления входами 9 и 10 подсоединен к соответственно общей шине и выходному выводу, а выходами 11-15 - к Соответствующим управляющим выводам Јлючевых элементов 1,3,4,5 и 6.

Блок 8 управления импульсным стабилизатором постоянного напряжения (фиг. 2) содержит дешифратор выбора режима работы, содержащий два элемен- ta НЕ 16 и 17, элементы И 18,19 и 20, элементы ИЛИ 21, 22 и 23 и RS-тригге- ры 24,25 и 26. Причем первый вход дешифратора подсоединен к первым вхо- дам элементов И 18 и 19 и входу элемента НЕ 17. Второй вход дешифратора подключен к первому входу элемента И 20, второму входу элемента И 18 и входу элемента НЕ 16. К вторым входам элементов И 19 и 20 подключены выходы элементов НЕ 16 и 17. Выходы элементов И 18, 19 и 20 подсоединены к S-входам RS-триггеров 26, 24 и 25, R-входы этих триггеров соединены че- рез соответствующие элементы ИЛИ 23, 21 к 22 с выходами ячеек И 19,20. и 1 Выходы триггеров 26,24 и 25 упиавля- ют аналоговыми ключами 27ч , 27 и 28

5

п 5

5

до 45 5Q ,

0

Генератор 29 пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора 30, выход компаратора 30 соединен с входом элемента НЕ 31. Формирователь управляющих импульсов выполнен на элементах И 32-35, элементах ИЛИ 36 и 37 и элементе ИЛИ-НЕ 38. Выходы элементов ИЛИ 36 и 37, элементов И 33 и 34 и элемента ИЛИ-НЕ 38 подсоединены к выходам блока 8 управления. Входы элементов И 32-35, а также элементов ИЛИ 36 и 37 и ИЛИ-НЕ 38 соединены с соответствующими выходами триггеров 26, 24 и 25 дешифратора и выходами компаратора 30 и элемента НЕ 31 , Блок 39 регуляторов соединен с управляющими входами дешифратора и входами регулируемых источников постоянного напряжения.

Блок 39 регуляторов (фиг. 3) включает в себя кнопки 40, 41 и 42 выбора режима работы, источник 43 постоянного напряжения и дешифратор 44. Выходы 45, 46 и 47 дешифратора соединены с управляющими входами источников ,48, 49 и 50 опорного напряжения, включенных соответственно между общей шиной и входами аналоговых ключей 27, , 272 и 28, выходы которых подключены к второму входу компаратора 30. Выходы 51 и 52 блока 39 регуляторов соединены с входом дешифратора выбора режима.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения позволяет на выходе стабилизировать напряжение, которое по абсолютной величине может быть как выше, так и ниже входного напряжения. Импульсный стабилизатор работает следующим образом. i

Если выходное стабилизированное напряжение должно быть выше входного, то регулирующие элементы 3 и 6 остаются закрытыми,, регулирующий элемент 1 - открытым, а регулирующие элементы 4 и 5 начинают в противофазе коммутироваться от общего узла 8 управления, поддерживая величину выходного напряжения на заданном постоянном уровне (режим I) .

Если выходное стабилизированное напряжение должно быть ниже входного, то для этого регулирующие элементы 4 и 6 остаются закрытыми, регулирующий элемент 5 - открытым, а регулирующие элементы 1 и 3 начинают в противофазе коммутироваться от общего узла 8 управления, поддерживая вели5155

чину выходного напряжения на заданном постоянном уровне (режим II) .

При реверсировании полярности ходного напряжения регулирующие элементы 3 и 5 остаются закрытыми, регулирующий элемент 4 - открытым, а регулирующие элементы 1,6 в противофазе коммутируются от общего узла 8 управления, поддерживая выходное напряже- кие, которое по абсолютной величине может быть как выше, так к ниже входного, на постоянном уровне с противоположной полярностью. Это достигается тем, что ток дросселя 2 протекает через конденсатор в направлении, противоположном тому, что было в двух выше описанных случаях, а заданный уровень выходного напряжения поддерживается с помощью противофазной ком- мутации регулирующих элементов 1 и 6 от блока 8 управления (режим III).

Выполнение предлагаемым стабилизатором рассмотренных выше функций обеспечивается тем, что при работе в I-III режимах он может быть представлен как нереверсивный широтно-импульсыый преобразователь (ШИП) постоянного напряжения с параллельным включением запираемого вентиля по отношению к нагрузке (режим 1); нереверсивный ШИП постоянного напряжения с последовательным ключевым элементом (режим II) нереверсивный ШИП с последо

вательным включением запираемого вентиля и параллельным включением дрос- селя по отношению к нагрузке (режим III) . i

Для стабилизации выходного напряжения блок 8 управления должен осущест- влять широтно-импульсную модуляцию сигналов, поступающих на управляющие выводы регулирующих элементов 1,3,4, 5 и 6, что возможно при вертикальном методе управления формированием уп- равляющих импульсов. Для выполнения узлом 8 изложенных выше функций в нем должно быть предусмотрено: возможность выбора одного из режимов заявляемого стабилизатора (задается опера тором или сигналом из датчиков, которые определяют выбор I-, II или III режимов работы), обеспечение требуемого значения стабилизированного выходного напряжения, которое наиболее просто задать источником опорного напряжения.

Принцип работы блока 8 управления заключается в следующем.

Q 5 0

5

0

5

0 5 0 5

16

После включения стибилизатора с блока 39 регуляторов подается параллельный управляющий код на входы элементов И 18-20 и НЕ 16-17 для выбора одного из режимов работы схемы (код 10 соответствует режиму I, код 01 - режиму II, код 11 - режиму III). Причем код с блока 39 регуляторов подается одноразово, при выборе режима.

Сигнал; с блока 39 регуляторов, поступая на входы элементов И 18-20 непосредственно либо через элементы НЕ 16 и 17, на одном из выходов формирует импульс, соответствующий началу одного из режимов схемы (наличие сигнала на выходе элементов 18, 19 и 20 указывает, что стабилизатор начинает работать соответственно в III, II или I режимах). Этот сигнал поступает на один из S-входов триггеров 26, 24 и 25, а также через схемы ИЛИ 23, 21 и 22 на R-входы триггеров

26,24 и 25, то позволяет на выходе одного из них формировать сигнал, соответствующий заданному режиму работы схемы.

Сигнал с выходов триггеров 26, 24 и 25 поступает на управляющие выводы аналоговых ключей, 271, 27 и 28, которые при подаче сигнала на управляющие выводы открываются и подключают один из источников 48, 49 и 50 опорного напряжения к первому входу компаратора 30, на второй вход которого подается сигнал из генератора 29 пилообразного напряжения. Так как последний является генератором с изменяющейся крутизной выходно- го сигнала, которая изменяется в зависимости от значения напряжения, поступающего с выхода импульсного стабилизатора напряжения, то элементы

27,, 27 и 28 и элемент НЕ 31 позволяют для I, II и III режимов работы стабилизатора реализовать широтно- импульсную модуляцию сигнала. Элементы И 32-35, ИЛИ 36 и 37, ИЛИ-НЕ 38 позволяют подать на управляющие выводы регулирующих элементов 1,3,4,5

и 6 широтно-модулированный сигнал с выхода компаратора 30 и элемента НЕ 31, либо сигнал, определяющий открытое или закрытое состояние данных регулирующих элементов на протяжении каждого режима стабилизатора.

В процессе работы стабилизатора предусмотрена регулировка напряжения на его выходе путем регулирования

напряжений опорных источников 48, 49 и 50.

Если предположить, что код на выходе блока 39 регуляторов сохраняется на протяжении всего режима работы схемы, то структура блока 8 управле- ния упростится. Сигнал, соответствующий I, II или III режиму работы, в данном случае будет формироваться

на выходах элементов И 18-20, т.е. в блоке 8 управления отсутствуют эле- г менты ИЛИ 23,21 и 22 и триггеры 26, 24 и 25.

Связь напряжений на выходах 51 и 52 блока 39 регуляторов для различных режимов работы с выходными напряжениями блока управления может быть отображена таблицей.

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Блок 8 управления в зависимости от заданного режима работы формирует различные последовательности управляющих импульсов, обеспечивающих переключение ключевых элементов 1, 3, 4, 5, 6. Возможны три режима работы. В первом режиме ключевые элементы 1 и 3 переключаются в противофазе, ключевые элементы 4 и 6 разомкнуты, а 5 - замкнут. На выходе формируется напр. ниже входного. Во втором режиме работы коммутируют ключевые элементы 4 и 5. Ключевой элемент 1 постоянно включен, а ключевые элементы 3, 6 постоянно выключены. В этом режиме выходное напряжение выше входного. В третьем режиме коммутируют ключевые элементы 1 и 6. Ключевые элементы 3 и 5 разомкнуты, а 4 - закмнут. В этом режиме выходное напряжение имеет полярность, противоположную входной. 3 ил. 1 табл.

где и и U 2 управляющие сигналы,, коммутирующие вентили в противофазе.

Сигналы вырабатываются в результате сравнения на входе компаратора 30 Напряжения опорного источника, соответствующего выбранному режиму работы, и сигнала генератора 29 пилообразного напряжения, крутизна которого изменяется в зависимости от выход- Ного напряжения стабилизатора, и снимаются с выхода компаратора 30 и элемента НЕ 31.

U Uj-2 1 соответствует наличию сигнала на соответствующем выходе.

соответствует отсутствию сигнала на соответствующем выходе. Формула изобретения , Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий первый ключевой элемент , подключенный одним выводом к входному выводу, а другим выводом подключенный к первому выводу дросселя и первому выводу второго ключевого элемента, второй вывод которого подсоединен к общей шине, второй вывод дросселя подключен к первым выводам третьего и четвертого ключевых элементов, второй вывод третьего ключевого элемента соединен с общей

шиной, а второй вывод четвертого ключевого элемента соединен с выходным выводом, между которым и общей шиной включен конденсатор, блок управления входы которого подключены к выходному выводу и общей шине, причем первый и третий ключевые элементы выполнены управляемыми и их выводы управления подсоединены к первому и второму выходам блока управления, о т л и- чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен пятый ключевой элемент, второй и четвертый ключевые элементы выполнены управляемыми, а блок управления снабжен третьим, четвертым и пятым выходами, пятый ключевой элемент включен между первым выводом дросселя и выходным выводом, а третий, четвертый и пятый выходы блока управления подключены соответственно к управляющим выводам второго, четвертого и пятого ключевых элементов, причем блок управления реализует три режима работы, для которых зависимость напряжений на выходах блока управления от режима работы выражена таблицей истинности, указанной в описании,,