Импульсный регулятор постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК H02M3/155 

Изобретение относится к преобразовательНой технике и может быть использовано во вторичных истошшках питания, в ключевых стабилизаторах напряжения, усилителях мощности.

Известны высоковольтные регуляторы с последовательно соединенными регулируюйшми 1|)аизисторами, в которых для равномерного распределения напряжений между тра№исто| t

ми используются источники питания, СОСТ1рЯщие из отдельных секций (1 и 12. В таких регуляторах мощность секционированного источника питания заведомо больше мощности на нагрузке, поэтому указанный источник питания существевдо увеличивает массо-габаритные характеристики регуляторов.

Наиболее близким по технической сущности и достагаемому результату йвляется импульсный регулятор, который содержит цепочку ИЗ п последовательно соединенных транзисторов, один конец которой подсоединен к первому входному выводу регулятора для подключе- . ння основного источника питания, и другой ее конец связан с выходным выводом регуляТОра и группу вспомогательных блоков питания, образующих последовательную цепь, первый крайний BbiBoias которой связан со вторьпл входным вьйодом регулятора, образующим общую точку с другим выходным выводом

регулятора, а Щ)угой конец цепи - с соответствующим из СИЛОВ.ЫХ электродов транзистора цепочки, подключённого к первому входному выводу регулятора, а промежуточные выводы цепочки пб} 1ключены через диоды к

соответствующим общим точкам транзисторов цепочки, причем базовые цепи транзисторов последней соединены с выходом блока управления 3.

В таком регуляторе дополнительные блоки

питания существенно увеличивают его массогабаритные показатели.

Цель изобретения - уменьшение массо-габаритных показателей регулятора.

Это достигается тем, что в импульсном регуляторе постоянного напряжения, содержащем цепоЧку из п последовательно соединенных транзисторов, один конец которой подсоединен к первому входному выводу регулятора для подключения основного питания, а другой ее конец связан с выходным выводом рёгупятора и группу вспомогательных блоков питания, образующих последовательную цёп, первый KpaiiifflH вывод которой связан со вторым входным выводом регулятора, образую щим общую с другим вькбДньгм вьтодом регулятора, а другой конец цейй - с соЬтйётетйугощим из силовых электродов транзистора цепочки, подключе шого к первому Гвходаому вьгводу регулятора, а промежуточ- . |ныё вьшоды цепочки; подключены через диоды к соответствуювдим общим точкам транзисторов цепочки, причем базовые цепи транзисторов помтедней ссединень с выходами блока управления, первый крайний вывод последовательной цепи вспомогательных блоков питания соединен через диод с обздей точкой входHofo И выходного выводов pierynHTOpa, второй крайний вывод - с общей точкой транзистора, подключенного к входному вьтоду регулятора, и следующего транзистора цепочки, а блок управлешя состоит из двухвходовых двухпозиционных элементов, по числу трйзйсторов Цепочки, одни из входов которых объединены вместе, а дрзлгие вьшоды п-1 злемешов подсоединены k переходу коллектор-эмиттер соответствующего предыдущего транзистора, кроме того группа вспомогательных: блоков питания может бь1ть выполнена в виде ШйлёДбвательно соединенных выпрямителей,ШДййчёйньгх: ко вторичным обмоткам трансформатора, первкчная обмотка которого подключён а к инвертору, вход которого подсоединен к входным выводам регулятора. На фиг. 1 претедена принципиальная электрическая схема импульсного регулятора в слуШ Яоследовательного соед шейия четырех регу лирующих гранзясторов; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов, поясняаоиие его работу. , - - / . Импульсный регулятор содержит регулирующие транзисторы 1-4, еоединенньк в последоаатгепьнунз цепочку, при этом эмиттер первогр . транзистора под О1ючен к oTpHtiatenbaoMy полю су основного источника питания 5, а коллектор последнего траЗюистора соединен с Г-образньщ LC-фильтром, состоящим из дросселя 6 и конденсатора 7 н нагр)гзки 8. Вход фильтра зашун тирован обратным диодом 9. Импульсный регу Пятор содержит также цепь последовательно со единенных вспомргательньк блоков питшшя ,10, причем отрицательньш вьюод цешподключек к общей точке транэистОров I и 2, положительный вывод - подсоёданен через диод 11 к положительному выводу основного источника питания 5, а точки соединения секций вспомогательного источника питания соединены через диоды 12 и 13 с общими точками транзисторов 2, 3 и 3, 4. Выводы коллекторэмиттер транзистора 3 через диод 13 щу1гтированы балластным резистором 14, выводы коллектор-эмиттер транзистора 4 щунтированы балластным резистором 15. Цепь последовательно соединенных вспомогательных блоков питания может содержать, например, высокочастотный инвертор 16, вход которого подсоединен к основному источнику питания. К выходу указанного преобразователя подключена первичная обмотка 17 трансформатора 18, вторичные обмотки которого 19-21 подключены к выпрямительным мостам 22-24, йЬ1хрдьГ1 :оторьгх; гиунтирОваны конденсаторами ,25-27; j: Регулирующие транзисторы управляются блоком управления 28, который имеет запираю щий вход 29 и отпирающий вход 30 и содержит четыре формирователя 31-34 управляющих импульсов регулирующих транзисторов. Указа1шь1е формирователи представляют собой Двухвходовыё двухпозиционные элементы, отпирающие входы которьтх соединены вместе, а запираюпдай вход каждого формирователя, начиная с формирователя управляющих,импульсов транзистора 2 подсоединены к участку коллектор-эмиттер предыдущего транзистора. При этом запирающий вход формирователя 31 управляющих импульсов транзистора 1 служит запирающим входом 29 блока управления, а соейинснйь1е вместе отпирающие входы формирователей образуют отпирающий вход 30 бло- / ка управле1ЕИя. Предлагаемый импульсный регулятор работает следующим образом. Напряжение на выходе каждого вспомогательного блока питания равно lj%-r (где -. ЕВСП - Суммарное напряжение, m - число вспомогательных блоков). Включение всех транзисторов происходит одновреме1шо в момент времени to (см. фиг. 2), соответствующий моменту подачи сигнала на отпирающий вход 30 блока управления. В интервале, когда все транзисторй открыты и напряжения на них U,.,-U,j близки к нулю, диоды 11-13 431 заафыты: к диоду 12 приложено обратное напряжение равное с конденсатора 25, диоду 13 - обраиюе напряжение ч с конденсаторов 25 и 26, а к диоду 11 обратное напряжение Е-Евсп где Е - напряжеШе оснойного источника питания. Таким образом, когда все транзисторы открыты, вспомогательные блоки;отключены от остальной части схемы. . В некоторый момент подается сигнал на запирающий вход 29 блока управления и формирователь 31 вырабатывает запирающее напряжение на базе транзистора 1. По истечении времени рассасывания, в момеит tj, этот транзистор выключается и перепад напряжения на его коллектор воздействует на запирающий , вход формирователя 32. На выходе этого формирователя появляется запи ающее напряжение транзистора 2, поэтому через время рассасывания в момент tj выключается транзистор 2 и тд. Таким образом, транзисторы 1-4 выключсоотся поочередно в моменты tj, 2. 3 4 с интервалами, равными времени рассасывания соответствующего транзистора. При этом после выключения первого транзистора (с момента tj до t2) ток .дросселя 6 замыкается через транзисторы 2-4, вспомога;тельный источник питания и диод 11, ко входу фильтра приложено) напряжение вспомогательного источника E-EOJ;; выключенному транзистору 1 прившадывается напряжение ; i-Е веп.После выключения второго 1р анзиотрра (с момента t2 до ts) ток дросселя 6 замыкается через транзисторы 3 и 4, диодь II, 12 и две секции вспомогательного источника йЯтания, к транзистору 2 прикладыаается с кояденсатора 26 напрйжение После выключения последнего транзистора тОк дросселя фильтра начинает замыкаться, через обратный диод 9, приток энергии ко входу фильтра прекращается. В режиме, когда все транзисторы выключены, напряжение на первом транзисторе поддер живается равным E-Egj.j, , а на остальйьк ВВИДУ того, что диоды 11-13 oikpbiОсобенностью рассмотренной схемыявляете то, что напряжение иа транзисторах в процессе выключения и в режиме отсечки не могут превышатьнапряжения на блоке вспомбгатель1ЮЙ цепи. Энергия вспомогательных- блоков Г1И тания поступает в нагрузку лишь в течение короткого интервалаПвремени от ti до t. Сад тая, что ток дросселя 1др при выклюйжий всех транзисторов изменяется мало и равен а времена рассасывания транзисто ров одинаковы и равны tp, находим мощност отдаваемую вспомогательным источйиком пита ния в силовую цепь ;-.-... где Зн - среднее значение тОка нагрузки импульсного регулятора; и Эр/э - размах пульсаций тока дросселя; п - число последовательно соешшенных регулирующих транзисторов; период работы импульсного регулятора. Последнее выражение показ.ывает, что при :малых значениях именлцих место во многих случаях, моишость Р , отдаваемая вспомогательным блокам в нагрузку, намного, меньще мощности на нагрузке импульсного регулятора, поэтому у1сазаниые вспомогательные блоки питания незначительно увеличивают масЬу и объем импульсного регулятора. Предлагаемый высоковольтный импульсный регулятор обеспечивает четкое деление напряжения меаду регулирующими трвдзисторами в режиме Отсечки и вьпслючения и отличается от известного меньшими массой и объемом Формула изобретения I. Импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий цепочку из п последов ательй1( соедашёиньк транзисторов, один конец которой подсоединен к первому входному выходаому вьшоду регулятора для подключения основного источника П1тания, а другой ее конец связан с выходным выводом регулятора и группу вспо1могательньк блоков питания образующих последовательную цепь, первый крайний вьшод которой связан со вторым входным вьгаодом регулятора, образующим общую точку с другим выходным выводом регулятора, а другой конец цепи - с соответствующим из силовых электродов транзистора цепочки, подключенного к nepBoiMy входному выводу регуnsQopa, а промежуточные вьшоды цепочки поцfaikweHt чфездаОдь к соответствующим общиЦ грчкам-транзисторов цепочки, причём базовые цепи транзисторов последний соединены с выI ходами блока управления, i т л и ч а ю щ и и с я тем, цепью умеиьщения массо-. габаритных показателей, первый, крайний вьтод последовательной цепи вспомогательных блоков питания .соединен через диод с общей точкой входного и выходного выводов регулятора, второй крайний вьтоД - с общей точкой транзистора, подключенного к первому входному выводу регулятора, и следующего транзистора ,цепочкй, а блок управления состоит из двух входовь1Х двухпозиционных элементов, по числу транзисторов цепочки; одни из входов которых объединены вместе, а другие входы , п-1 элементов подсоединены к переходу коллекгор-змиттер соответствующего предьщущего транзистора. -2. РегулГятор по п. I, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что группы всполюгательных блоков

1Штания вьтолиена в виде последовательно соещшенных выпрямителей, подключенных ко вторичным обмоткам трансформатора, первичная обмотка которого подключена к инвертору , а вход которого подсоединён к входным выводам регулятора.

8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США N 326215, кл. 317-20, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР N« 296089, кл. G 05 F 1/56, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР N 506838, кл. G 05 F 1/56, 1976.

- т V ,1 ,0, L т

W/

W

to

(ф

e-f5cn

fw/w-r

i

-4

ffen/m-1

knlm-1