Импульсный регулятор постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК H02M3/335 

ФигЛ

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано при построении регуляторов и стаби- лизаторов постоянного тока (напря- жения).

Цель изобретения - снижение уровня электромагнитных помех и пульсаций выходного напряжения регулятора и расширение его функцио- нальных возможностей.

На представлена блок-схема импульсного регулятора постоянного тока; на фиг.2 - регулировочные характеристики предлагаемого регулято- грЗ и прототипа - зависимость I &ых °т U6fl; на фиг.З - графики зависимости рабочей частоты f от выходного напряжения U g. (кривые а относятся к прототипу, кривые б - к предлагаемо- му регулятору).

Регулятор () содержит конденсатор , подключенный к входным клеммам 2 и 3 диодом 4, дроссель 5, резистивный датчик 6 тока, конденса- тор 7, подключенный к выходным клеммам 8 и 9 регулятора, транзисторный ключ 10, источник 11 опорного напряжения, выпрямитель 12, фильтр 13 среднего значения и релейный эле-

мент 14 с регулируемой шириной петли гистерезиса

Регулятор работает следующим образом.

Входной конденсатор 1, ключ 10, DLC-фильтр, образованный диодом 4, дросселем 5 и конденсатором 7 с входящим в него датчиком 6 тока, образуют силовую часть схемы регулятора, выходной ток которого I определяется выражением

- U-°-n ,

- „}

R

(О

.т

где Uftp - опорное напряжение;

R-iT- сопротивление датчика тока Рабочая частота регулятора f определяется выражением

f )

t -пи вых л тт

ибх

(2)

IL и Ь Вы - соответственно входное и выходное напряжения ; L - индуктивность дрос- 55

сопя;

йг - переменная составляющая тока дросселя 5

т AU

UI }

Ra,T

(3)

где UU - ширина петли гистерезиса релейного элемента 14 Для сохранения постоянной рабочей частоты регулятора величину Д1 задают в соответствии с выражением

Д1 -ffljOLi-SaHU.n

и

вх

бЫХ,

(4)

При открытом состоянии транзисторного ключа 10 напряжение на первой выходной клемме 8 равно (U БЬ1Х - Uex), причем (UBb(X- Uex) (UBX - UBb(X), при закрытом состоянии ключа 10 напряжение равно Ugbix- Следует отметить, что (Ugb|X- UBx ) и U g напряжения противоположные по знаку

Напряжение с выхода регулятора поступает на вход выпрямителя 12, с выхода которого снимается выпрямленное напряжение, пропорциональное (UBb)X - Ugy), соответствующее открытому состоянию ключа 10 Когда ключ закрыт, сигнал на выходе выпрямителя 12 отсутствует

Постоянная составляющая Ц в выходном напряжении, снимаемом с выпрямителя 12, определяется выражением

U,

(ивых- и&х) ё,

(5)

g

ТотК+Т3

Ujbij. U,

Т - время открытого состояния

ключа; Т- - время закрытого состояния

ключа

Постоянная составляющая UQ фильтруется в фильтре 13, и с выхода фильтра 13 снимается управляющее напряжение, пропорциональное

Л-X.. ув зависимости от

U a vDVl L

ОД

величины которого в релейном элементе 14 устанавливается определенная ширина петли гистерезиса UU, а в дросселе 5 устанавливается определенное значение переменной состав-

Аи

ляющеи тока 1 -- и рабочей часка.т тоты регулятора f:

f ( и 1

U,

6Х

6b(xbIL

. и , Бдя тти auiv i -г

и

8ЫХ

AIL

У 1 УЈЁ12..,

U,

to . L

ex

RJ.T

(ивх-и8ых)ивых1 (6)

Величина --- const, поэтому рабочая частота предлагаемого регулятора не зависит ни от выходного, ни от входного напряжений, а является постоянной величиной (, кри- вая б). Диапазон изменения рабочей частоты предлагаемого регулятора определяется лишь инструментальной погрешностью реализации и является знчительно более узким по сравнению с прототипом

При уменьшении ширины петли гистерезиса релейного элемента 14 уменьшается и величина начального тока регулятора в его регулировочно характеристике (, кривая б), тем самым расширяются его функциональные возможности

Пульсации выходного напряжения релейных регуляторов определяются выражением

1 All

U

h

С 4 2f

где С - емкость выходного конденса-

тора

В прототипе они максимальны на краях диапазона из-за снижения рабог чей частоты регулятора (фиг.З, кривая а) В предлагаемом регуляторе рабочая частота на краях диапазона не уменьшается, зато уменьшается там же переменная составляющая тока дросселя Д1 в соответствии с выражением (4), поэтому пульсации выходного напряжения максимальны при выходном напряжении, равном половине входного, но они оказываются существенно меньшими, так как рабочая час тота при этом значительно выше рабо

10

15

20

25

7)

30

35 40

чей частоты прототипа на краях его диапазона при прочих равных условиях.

Формула изобретения

Импульсный регулятор постоянного тока, содержащий входной конденсатор, подключенный к входным выводам регулятора, транзисторный ключ, связываю ший коллектор-эмиттерным переходом первый входной вывод с точкой соединения катода обратного диода, первого .зывода датчика тока и первого вывода источника опорного напряжения, релейный элемент, выходом подключенный к управляющему входу транзисторного ключа, первым входным выводом - к второму выводу источника опорного напряжения, а вторым входным выводом - к точке соединения второго вывода датчика тока и первого вывода дросселя, второй вывод которого подключен к первому выходному выводу регулятора, выходной конденсатор, первым выводом подключенный к первому выходному выводу, а вторым - к аноду обратного диода и второму выходному выводу, о т л и ч ающий- с я тем, что, с целью снижения уровня электромагнитных помех и пульсаций выходного напряжения и расширения функциональных возможностей, в него введены выпрямитель и фильтр среднего значения, а релейный элемент выполнен с возможностью регулирования ширины петли гистерезиса, причем первый входной вывод выпрямителя подключен к катоду обратного диода, второй входной вывод - к точке соединения выходного конденсатора и дросселя, выход выпрямителя связан с входом фильтра среднего значения, выход которого подключен к управляющему входу релейного элемента

О

фиг. 2

U,

on

Ъ/Х

х

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении регуляторов и стаби- лизаторов постоянного тока (напряжения). Цель изобретения - снижение уровня электромагнитных помех и пуль саций выходного напряжения регулятора и расширение его функциональных возможностей. В регулятор постоянного тока, содержащий транзисторный ключ 10, DLC-фильтр, образованный диодом 4, дросселем 5 и конденсатором 7, резистивный датчик тока 6, источник 11 опорного напряжения и релейный элемент 14, введены выпрямитель 12 и фильтр 13 среднего значения, а релейный элемент 14 имеет регулируемую ширину петли гистерезиса. Благодаря зависимости ширины петли гистерезиса релейного элемента 14 от тока регулятора рабочая частота регулятора поддерживается постоянной, благодаря чему снижаются пульсации выходного напряжения и уровень генерируемых электромагнитных помех. 3 ил. $ (Л