Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК G05F1/56 

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.

Цель изобретения - упрощение эксплуатации устройства при обеспечении возможности питания устройства непосредственно от источника переменного трехфазного напряжения.

На фиг.1 представлена схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг.2 - схема блока коммутации; HJ фиг.З - диаграммы напряжений, поясняющие работу стабилизатора.

Устройство ( фиг. 1) содержит блок 1 управления, фильтр 2 заряда, выходной конденсатор 3, К импульсных преобразователей 4 (где К - число фаз входного напряжения) и блок 5 коммутации

Каждый импульсный преобразователь 4 состоит из N энергонакопителей 6 (N 2) N-канального распределителя 7 импульсов, N выходов которого подключены к входам управления всех энергонэкоп телей 6

€Ь XJ

-ч

О

Каждый из энергонакопителей 6 содержит замыкающий коммутатор 8, накопительный конденсатор 9, один вывод которого соединен с первым выводом коммутатора 8, вход управления которого использован в качестве входа управления энергонакопителя б, а второй вывод коммутатора 3 подключен к шине 10 нулевого потенциала, и три диода 11, 12 и 13. Диоды 11 и 12 соединены последовательно и включены согласно между выходом энергонакопителя 6 и шиной 10 нулевого потенциала, причем точка соединения этих двух диодов 11 и 12 подключена к второму выводу накопительного конденсатора 9. Диод 13 включен согласно с диодом 11 между входом импульсного преобразователя 4, в качестве которого использованы объединенные входы N энергонакопителей б, и первым выводом накопительного конденсатора 9.

Блок 1 управления одержит последовательно соединенные источник 14 эталонного напряжения, компаратора 15 и логический элемент И 16, а также генератор 17 импульсов, подключенный к второму входу элемента И 16 Другой вход компаратора 15, использованный в качестве входа блока

1управления, подключен к выходу фильтра

2заряда, подключенному к выходному выводу, а выход элемента И 16, использовэн- ный в качестве выхода блока 1 управления, соединен с информационными входами распределителей 7 импульсов всех импульсных преобразователей 4.

Выходы 18 всех импульсных преобразователей 4, в качестве которых использованы объединенные выходы N энергонакопителей 6, соединены между собой и подключены к входу фильтра 2 заряда, выход которого соединен с первым выводом выходного конденсатора 3, второй вывод которого подключен к шине 10 нулевого потенциала всех, импульсных преобразователей 4

Входы блока 5 коммутации подключены к входным выводам 19, к которым соответственно подключены также входы всех импульсных преобразователей 4. Выходы блока 5 коммутации подключены к разрешающим входам 20 распределителей 7 импульсов соответствующих импульсных преобразователей 4.

Блок 5 коммутации содержит три идентичные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных делителя 21 напряжения, вход которого использован в качестве соответствующего входа блока 5, диода 22 и компаратора 23, выход которого одновременно подключен к первому входу элемента И 24 и к входу элемента НЕ 25. Вторые входы компараторов 23 первой, второй и третьей цепей соединены с первыми входами компараторов 23 соответственно второй, третьей и первой цепей, вторые входы элементов И 24 первой, второй и третьей

цепей подключены к выходам элементов НЕ 25 соответственно третьей, первой и второй цепей, а выходы элементов И 24 первой, второй и третьей цепей использованы в качестве соответственно второго, третьего и

0 первого выходов блока 5 коммутации.

Устройство работает следующим образом.

При подаче переменного многофазного напряжения на входные выводы 19 происхо5 дит заряд всех накопительных конденсаторов 9 импульсных преобразователей 4 по следующей цепи: диод 13 - накопительный конденсатора 9 - диод 11 - шина 10 нулевого потенциала. Заряд происходит до эначе0 ния, равного амплитуде входного переменного напряжения. Блок 5 коммутации сравнивает в каждый момент времени значения входных напряжений на входных выводах 19 и выбирает тот из входных выво5 дов 19, на котором в данный момент присутствует наиболее отрицательное из этих напряжений. В соответствии с этим выбором блок 5 вырабатывает сигнал разрешения на том из своих выходов, который

0 подключен к разрешающему входу 20 распределителя 7 импульсов того импульсного преобразователя 4, который подключен именно к этому выбранному входному выво- ДУ 19.

5На фиг.З приняты следующие обозначения: Е - входное трехфазное напряжение; а, б, в - соответственно сигналы разрешения на трех выходах блока 5 коммутации, т.е. на разрешающих входах 20 распределителей 7

0 импульсов соответствующих трех импульсных преобразователей 4, UA - напряжение на входе фильтра 2 заряда, t - время.

Величина выходного напряжения устройства должна по модулю быть не меньше

5 величины выходного напряжения источника 14 эталонного напряжения. Импульсы с выхода генератора 17 импульсов, поступающие на элемент И 16, не проходят через него на входы импульсных преобразователей 4 и, соответственно, на входы распределителей

0 7 импульсов. На выходах распределителей 7 импульсы отсутствуют. Тогда ни один из коммутаторов 8 не открывается и накопительные конденсаторы 9 через диоды 12 и фильтр 2 заряда не разряжаются на выход5 ной конденсатор 3. Напряжение на выходном конденсаторе 3 уменьшается вследствие его разряда на внешнюю нагрузку до тех пор, пока не станет меньше по модулю величины эталонного напряжения

источника 14, При этом на выходе компаратора 15 появляется сигнал, разрешающий прохождение импульсов через элемент И 16. Эти импульсы поступают на входы всех распределителей 7 импульсов. С выходов того распределителя 7 импульсов, на разрешающий вход 20 которого подан сигнал разрешения с выхода блока 5 коммутации, поступают поочередно в каждый из N энергонакопителей 7 импульсы, поочередно открывающие коммутаторы 8. При этом первый вывод каждого из конденсаторов 9 поочередно подключается к шине 10 нулевого потенциала и соответственно эти конденсаторы через диоды 12 поочередно разряжаются на выходной конденсатора 3. Этот процесс происходит до тех пор, пока величина напряжения на выходном конденсаторе 3 не превысит эталонное напряжение источника 14 или пока сигнал разрешения не будет подан на разрешающий вход 20 другого распределителя 7 импульсов. Тогда в соответствующем другом импульсном преобразователе 4 произойдет аналогичный процесс.

Таким образом, на выходе устройства поддерживается постоянное напряжение, близкое по величине к эталонному. Пульсация выходного напряжения, обусловленная разрядом конденсаторов 9 на конденсатор 3, незначительна, гак как величина емкости конденсатора 3 значительно превышает величину емкости любого конденсатора 9.

Изменив полярность всех диодов на противоположную, получают обратное по полярности напряжение.

Преимущество предлагаемого стабилизатора заключается в ток, что его можно непосредственно включать в сеть трехфазного переменного напряжения без предварительного выпрямления напряжения.

Формула изобретения Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий первый импульсный преобразователь, состоящий из N экер- гонакопителей, где N 2, и N-каняльного распределителя импульсов, N выходов которого подключены к входам управления соответствующих N снергонакопителей. фильтра заряда, вход которого подключен к выходу первого импульсного преобразователя, в качестве которого использованы объединенные выходы всех N энергонакопителей, а объединенные входы всех N энергонаколителей использованы в качестве входа первого импульсного преобразователя, соединенного с первым входным выводом, выходной конденсатор, включенный между выходным выводом, соединенным с выходом фильтра заряда, и шиной нулевого потенциала, и блок управления, вход которого подключен к выходному выводу, а выход - к информационному входу

N-канального распределителя импульсов первого импульсного преобразователя, причем блок управления включает компаратор, первый вход которого использован в качестве входа блока управления, а второй

0 вход подключен к источнику эталонного напряжения, генератор импульсов и элемент И, входы которого соединены с выходом компаратора и с генератором импульсов, а выход использован в качестве выхода блока

5 управления, при этом каждый из N энергонакопителей включает замыкающий коммутатор, накопительный конденсатор, один вывод которого соединен с первым выводом замыкающего коммутатора, второй вывод

0 которого подключен к шине нулевого потенциала, а управляющий вход использован в качестве входа управления энергонакопителя, и два последовательно соединенных диода, включенных согласно, свободный

5 вывод первого из которых соединен с шиной нулевого потенциала, свободный вывод второго диода использован в качестве выхода энергонакопителя, а точка соединения отих двух диодов подключена к второму РЫ0 ьоду накопительного конденсатора, о т л и- чэющийсо тем, что, с целью упоощения эксплуатации при обеспечении возможности питания непосредственно от источника переменного трехфазного напряжения, в

5 него введены второй и третий импульсные преобразователи, выполненные аналогично первому импульсному преобразователю, и блок коммутации, каждый энергомакипи- тель каждого импульсного преобразователя

0 снабжен третьим диодом, а каждый распределитель импульсов каждого импульсного преобразователя - разрешающем входом, причем входы второго и третьего импульсных преобразователей соединены соотеет5 ственно с введенными вторым и третьим входным.i выводами, первый, второй и третий входы блока коммутации соединены соответственно с петвым, вторым и третьим входными выводами, а первый, второй и

0 третий выходы - с разрешающими входами распределителей импульсов соответственно первого, второго и третьего импульсных преобразователей, выходы которых, а также шины нулевого потенциала и информзцион5 ные входы распределителей импульсов соединены соответственно между собой, при этом третий диод, включенный согчасно с первым диодом, первым выводом подключен к первому выводу накопительного конденсатора, а второй вывод третьего диода

использован в качестве входа энергонакопителя, кроме того, блок коммутации включает три идентичные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных делителя напряжения, вход которого использован в качестве соответствующего входа блока коммутации, диода и компаратора, выход которого подключен к первому входу элемента И и к входу элемента НЕ, причем вторые входы компараторов

первой, второй и третьей цепи соединены с первыми входами компараторов соответственно второй, третьей и первой цепи, вторые входы элементов И первой, второй и третьей цепи подключены к выходам элементов НЕ соответственно третьей, первой и второй цепи, а выходы элементов И первой, второй и третьей цепи использованы в качестве соответственно второго, третьего и первого выходов блока коммутации.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электропитания или преобразователя напряжения для радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - упрощение эксплуатации при обеспечении возможности питания непосредственно от источника переменного трехфазного напряжения. Блок 1 управления осуществляет коммутацию коммутаторов 8 в зависимости от изменения выходного напряжения. Напряжение на выходе стабилизатора постоянное и поддерживается на уровне, близком к эталонному напряжению источника 14. Импульсные преобразователи 4 работают поочередно. Включение преобразователей 4 осуществляет блок 5 коммутации, вырабатывающий сигнал разрешения на одном из свиих выходов. Конденсаторы 9 всех энергонакопше- лей 6 работающего преобразователя 4 поочередно разряжаются на выходной конденсатор 3. Этот процесс продолжается до тех пор, пока величина напряжения на кон денсаторе 3 не превысит эталонное напряжение источника 14. Стабилизатор можно включать непосредственно в сеть трехфазного переменного напряжения без предварительного выпрямления напряжения, что и облегчает его эксплуатацию 3 ил (Л С

фиг. 2

-L

рЈ

1

1

z

I

z

x

I

IU

to

tn

«M

3

SJS