Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах электропитания для получения двух различного уровня разнополярных напряжений с общей точкой. Известны преобразователи постоянного напряжения, содержащие две конденсаторно-диодные цепочки, управляемые зарядными и разрядными ключами СИ Преобразователь позволяет получить два разнополярных напряжения одного уровня. Однако для питания интегральных схем необходимо стабилизированное напряжение с уровнем в 2- раза меньше, чем напряжение источника питания, например, аккумуляторной батареи ,с инвертированием полярности источника питания. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулируемый понижающий преобразователь, который содержит п параллельно подключенных к выходным выводам цепочек, состоящих из последовательно соединенных разрядного диода,- кон,денсатора и разрядного ключа; п-1 зарядных диодов, соединяющих разноименные выводы конденсаторов смежных цепочек, зарядный ключ, соединяющий разрядный диод и конденсатор первой цепочки с входным выводом, а также управляемые регулирующие элементы, которые включены параллельно разрядным диодам m последних цепочек, где отношение т/т определяет глубину регулирования 2 . Недостатком преобразователя является неполное использование габаритной мощности конденсаторов в процессе регулирования . Так при уменьшении входного напряжения отключают m конденсаторов последних цепочек. Вместе с тем габаритная мощность оставшихся конденсаторов должна обеспечить заданную пульсацию выходного напряжения, следовательно, емкость этих оставшихся конденсаторов 398 должна быть выбрана с соответствующим запасом, пропорциональным глуби не регулирования гп/т. Ограниченная глубина регулирования напряжения m/n является также недостатком изве стного устройства. Цель изобретения - улучшение массо-габаритных характеристик путем более полного использования установочной емкости конденсаторов и расширение диапазона регулирования выг ходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, сод,ер жащии п цепочек, каждая из которых состоит из последбвательно соединенных разрядного ключа, конденсатора и разрядного диода, п-1 из которых сое нены параллельно и подключены к выходным выводам, п 1 зарядных диода, включенных между разноименными выводами конденсаторов смежных цепочек, а также, зарядный ключ, подключенный между конденсатором первой .цепочки и входным выводом, введен, регулирующий транзистор, который включен между разрядным диодом последней п цепочки и выходным выводом,, при этом зарядный диодЭТОЙ цепочки подключен непосредственно к общему выводу преобразователя.. На фиг.1 приведена схема регулируемого понижающего преобразователя; на фиг.2 - вариант регулируемого пре образователя с инвертированием поляр ности и понижением входного напряжения в три раза., Преобразователь содержит цепочки п-2, п-1, п , каждая цепочка образована последовательно соединенными разрядным ключом 1, конденсатором 2 и разрядным диодом 3. Цепочки п-2, л -1, подсоединены параллельно выходным выводам 4 и 5- Положительный вывод конденсатора 2 цепочки п -2 ,через зарядный диод 6 соединен с отрицательным выводом конденсатора 2 цепочки п -1. Зарядный диод 7 соединяет разноименные выводыконденсатора 2 цепочек п-1 , ип , а зарядный диод 8 соединяет общий вывод ij преобразователя с вторым выводом кон денсатора 2 последней цепочки п. К этому же выводу подключен через разрядный диод 3 цепочки п регулирующий элемент (транзистор) 9, выход которого соединен с выходным выводом k. Входной вывод через зарядный 4 ключ 10 подключен к конденсатору 2 первой цепочки п-2. Преобразователь работает следующим образом. При открытом состоянии зарядного ключа 10 и закрытом состоянии разрядных ключей 1 происходит заряд конденсаторов 2 при их последовательном соединении от источника питания Е через зарядные диоды 8,7 и 6. Конденсаторы заряжаются до напряжения E/n-iE/3 (для трех цепочек, изображенных на фиг. 1). При закрытом состоянии ключа 10 и открытом состоянии ключей 1 происходит разряд конденсаторов 2 на нагрузку при их параллельном соединении через разрядные-диоды 3. На нагрузке формируется напряжение Е/3 противоположной полярности источника питания Е, если транзистор регулятора 9 открыт. При закрытом состоянии транзистора регулятора исключается цеАь разряда конденсатора 2 цепочки п на нагРУзку, в то же время конденсаторы 2 цепочек л-1, п -2 могут разряжаться на нагрузку. В результате конденсатор 2 цепочки п оказывается заряженным до напряжения источника Е , а конденсаторы остальных цепочек разряжены. Следовательно, изменяя проводимость транзистора регулирующего элемента 9, можно изменять напряжение на нагрузке от нуля до Е/п ..Преобразователь, изображенный на-фиг. 1, является одиотактным преобразователем напряжения. Ток, потребляемый от источника Е, имеет импульсный характе|э со скважностью 1/2 периода коммутации ключей 10 и 1 . На фиг. 2 изображена схема двухтактного преобразователя, которая позволяет существенно уменьшить пульсацию входного тока и увеличить мощность преобразователя . В один полупериод коммутации открыты ключи 10п, К- 2, К-1, К, в другой - 10К, п-2, п-1, п. Регулирующий элемент 9 в этой схеме является общим для двух преобразова- тельных цепей п и К. При минимальном входном напряжении транзистор регулирующего элемента 9 открыт, выходное напряжение преобразователя максимальное и полностью используется габаритная мощность конденсаторов 2 инвертора. При увеличении входного напряжения конденсаторы цепочек п и К заряжаются до большего значения, соответствующего увеличению входного напряжения, поэтому на ряжение заряда конденсаторов цепочек п-1 ,п-.2, К- 1 ,К-2, остается неизменным. Избыток напряжения на конденсаторе 2 цепочекп и К гасится на транзисторе регулятора 9, чем и обеспечивается регулирование (стабилизация) напряжения на нагрузке. Таким образом, отключения конденсаторов цепочек в процессе регулирования не происходит, т.е. габар ная мощность конденсаторов используется полностью. Диапазон регулиро вания выходного напряжения в предлагаемом- устройстве значительно бол ше - от 0. до ЕА. Формула изобретения Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения, I содержащий п цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных разрядного ключа, конде сатора и разрядного диода, п-1 из которых.соединены параллельно и подключены к выходным выводам непосредственно, п-1 зарядного диода, включенных между разноименными выводами конденсаторов смежных цепочек, а также зарядный ключ, включенный между конденсатором первой цепочки и входным выводом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряженная и улучшения массо-габаритных характеристик путём более полного использования установленной емкости конденсатора, вГ нег го введен регулируюо й транзистору который включен мещу разрядным, диодом последней п цепочки и выходт ным выводом, при этом зарядный диод этой цепочки подключен непосредст венно к общему выводу преобразователя. Источни1а1 информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторскоесвидетельство СССР № 572882, кл. Н 02 М 3/18,1976. 2. Авторское свидетельство СССР NT 371860, кл. Н 02 М 3/18, 1976.

Ц j UJ ifj

I-J.-.-.I - .....IP . ч . . .J1 . .л j

/r-/