Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах электропитания и в электроприводах.

Известен вторичный источник электропитания, в котором для увеличения выходной мощности прерыватель тока выполнен в виде параллельно соединенных ключей (транзисторов).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий соединенные параллельно между собой последовательные цепи, каждая из которых состоит из коммутирующего ключа и сглаживающего дросселя, блокирующие диоды по числу указанных цепей, одни электроды которых объединены и подключены к общей шине, причем общая точка сглаживающих дросселей подключена к одному выводу сглаживающего конденсатора, другой вывод которого соединен с общей шиной, общая точка коммутирующих ключей подключена к выходному выводу, а общая точка сглаживающих конденсатора и дросселей подключена к выходному выводу, к которому подключен вход управляющего узла, выходом соединенный с управляющими входами коммутирующих ключей. Недостатками известных устройств являются их большой вес и габариты и большие потери мощности.

Целью изобретения является улучшение весогабаритных характеристик и уменьшение потерь мощности. Эта цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе постоянного напряжения из указанных сглаживающих дросселей снабжен вторичной обмоткой, все вторичные обмотки сглаживающих дросселей соединены меладу собой согласно-последовательно и подключены через дополнительно введенный блокирующий диод параллельно сглаживающему конденсатору, встречно-параллельно каждому из коммутирующих ключей включен дополнительно введенный рекуперационный диод, а другой электрод каждого из указанных блокирующих диодов через соответствующий дополнительно введенный ограничительный резистор соединен с общей точкой соответствующего ключа и сглаживающего дросселя, причем коэффициент трансформации обмоток каждого сглаживающего дросселя выбран равным l/.V.

Принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения представлена на чертеже.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содерл ит параллельно включенные коммутирующие ключи 1, 2, 3, двухобмоточные сглаживающие дроссели, первичные обмотки которых 4, 5, 6 включены соответственно в силовые цепи ключей 1, 2, 3, а вторичные обмотки 7, 8, 9 соединены последовательно-согласно и через дополнительный блокирующий диод 10 подключены нараллельно выходному конденсатору 11. Параллельные ключи 1, 2, 3 коммутируются от узла управления 12.

Первичные обмотки 4, 5, 6 блокированы соответствеппо маломощными диодами 13, 14, 15 с последовательными ограничительными резисторами 16, 17, 18. Встречно-параллельно ключам 1, 2, 3 включены рекуперационные диоды 19, 20, 21.

Импульсный стабилизатор постоянного папряжения работает следующим образом.

Ключи 1, 2, 3 управляются коммутирующими импульсами от узла управления 12. При включении ключей через них протекают соответственно токи ii, iz, izj которые являются одновременно токами первичных обмоток 4, 5, 6 дросселей. При отключении ключей 1, 2, 3 дроссели разряжаются на выходную нагрузку токами tn вторичных обмоток 7, 8, 9 через блокирующий диод 10.

Благодаря выбору коэффициента трансформации обмоток дросселя 1/Л, где N - число ключей (дросселей), сумма входных токов ключей в непрерывном режиме токов (ампервитков) дросселей равна приблизительно току iiL что обеспечивает минимальный уровень выходной пульсации напряжения на конденсаторе 11.

Поскольку все вторичные обмотки 7, 8, 9 соединены последовательно, то к концу паузы все дроссели имеют равные ампер-витки. Следовательно, при включении ключей 1, 2, 3 в первичных обмотках 4, 5, 6 дросселей имеют место равные начальные токи независимо от падения напряжения на насыщенном ключе. Если к концу интервала насыщения в ключах 1, 2, 3 токп будут несколько отличаться, то после отключения ключей начинается процесс выравнивания ампер-витков дросселей, который повторяется каждый период.

Маломощные блокирующие диоды 13, 14, 15 предназначены для снятия перенапряжений, возникающих при отключении ключей 1, 2, 3 из-за индуктивности рассеивания первичных обмоток 4, 5, 6 дросселей. Ограничительные резисторы 16, 17, 18 препятствуют разряду дросселей через блокирующие диоды 13, 14, 15.

В момент выравнивания ампер-витков дросселей на вторичных обмотках 7, 8, 9 могут

быть различные напряжения, в отдельных случаях возможно появление напряжения противоположного знака. Для ограничения последних служат рекуперационные диоды 19,

20, 21.

Достоинством данного стабилизатора, кроме .перечисленных выше, является также отсутствие токов сквозного короткого замыкания при включении ключей 1, 2, 3 вследствие

наличия индуктивности рассеивания первичных обмоток 4, 5, 6 дросселей.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий соединенные параллельно между собой последовательные цепи, каждая из которых состоит из коммутирующего ключа и сглаживающего дросселя, блокирующие диоды по числу указанных цепей, одни электроды которых объединены и подключены к общей шипе, причем общая точка сглаживающих дросселей подключена к одному выводу сглаживающего конденсатора, другой вывод которого соединен с общей шиной, общая точка коммутирующих ключей подключена к входному выводу, а общая точка сглаживающих конденсатора и дросселей подключепа к выходному выводу, к которому подключен вход управляющего узла, выходом соединенный с управляющими входами коммутирующих ключей, отличающийся тем, что, с целью улучщения весогабаритных характеристик стабилизатора и уменьшения потерь мощности, каждый из указанных сглаживающих дросселей снабжен вторичной обмоткой, все вторичные обмотки сглаживающих дросселей соединены между собой согласнопоследовательно и подключены через дополнительно введенный блокирующий диод параллельно сглаживающему конденсатору, встречно-параллельно каждому из коммутирующих ключей включен дополнительно введенный рекуперационный диод, а другой электрод каждого из указанных блокирующих диодов через соответствующий дополнительно введенный ограничительный резистор соединен с общей точкой соответствующего коммутирующего ключа и сглаживающего дросселя, причем коэффициент трапсформации обмоток каждого сглаживающего дросселя выбран равным 1/N.

ю

2

-кь