Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий , три ключевых элемента, блок управления , ЬС -фильтр, первый замыкающий диод и импульсный трансформатор, снабженный первичной и вторичной обмотками , причем вход UC -фильтра через первый ключевой элемент подключен к входной клемме, а его выход соединен с выходной клеммой, блок управ ления входами подключён к выходной клемме и общей шине,, а выходом соединен с управляющим входом первого kлючeвoгo элемента, первый вывод первичной обмотки импульсного траноформатора через второй ключевой элемент подсоединен к входной клемме, отличающийся тем, что, с целью улучшения массообъемных; показателей при одновременном упрощении , в него введен второй замыкающий диод, а первичная и вторичная обмотки импульсного трансформатора снабжены средними выводами, причем второй вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через третий ключевой элемент подключен к входной клемме, а ее средний вывод подсоединен к входу ЬС -фильтра, i первый и второй выводы первичной обмотки импульсного трансформатора (Л через первый и второй замыкающие диоды подсоединены к общей шине, а вторичная обмотка импульсного трансформатора связана с управляющими входами второго и третьего ключевых элементов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) Э(51) С 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3419343/24-07 (22) 09.04.82 (46) 30.07.83. Бюл. Р 28 (72) В.A.Ïoëÿêoâ, И.Г.Гузовский и A.Ì.Êàøêàðîâ (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 813619, кл. Н 02 М 3/335, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 620958, кл. G 05 F 1/56, 1978, (54) (57) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий три ключевых элемента, блок управления, lC -фильтр, первый замыкающий диод и импульсный трансформатор, снабженный первичной и вторичной обмотками, причем вход .ЬС -фильтра через первый ключевой элемент подключен к входной клемме, à его выход соединен с выходной клеммой, блок управления входами подключен к выходной клемме и общей шине,, а выходом соединен с управляющим входом первого ключевого элемента, первый вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через второй ключевой элемент подсоединен к входной клемме, отличающийся тем, что, с целью улучшения массообъемных показателей при одновременном упрощении, в него введен второй залжкающий диод, а первичная и вторичная обмотки импульсного трансформатора снабжены средними выводами, причем второй вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через третий ключевой элемент подключен к входной клемме, а ее средний вывод подсоединен к входу ЬС -фильтра, первый и второй выводы первичной обмотки импульсного трансформатора через первый и второй замыкающие диоды подсоединены к общей шине, а вторичная обмотка импульсного трансформатора связана с управляющими входами второго и третьего ключевых элементов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

v качестве источника питания радиоэлектронной аппаратуры стабилизированным нчпряжением постоянного тока.

Известен и>лпульсный стабилиза" ор постоянно" о, н-апряжения, содержащий два (,С -Фильтра, ключевой элемент и диоды (1).

Недостатком известного устройства

0 являются повышенные пульсации вход- 1 ного тока, так как входной ток в момент паузы имеет провалы до нуля.

Наиболее близким ю предлагаемому по технической сушности решением является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий три ключевых элемента, блок управления, (С -фильтр, первый замыкающий диод и импульсный трансформатор, снабженный первичной и вторичной обмотками, причем вход -С -фильтра через первый ключевой элемент подключен к входной клемме, а его выход соединен с выходной клеммой, блок управления входами подключен K выходной клемме и общей шинс, а выходом соединен с управляющим входом первого ключевого элемента, первый вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через второй ключевой элемент подсоединен к входной клемме (2 3.

Недостатками известного устройства являются плсхие массообъемные показатели, осу..-.:овленные работой импульсного трансформатора в однотактном режиме, пульсации входного тока, уменьшение которых требует постоянных дополнительных входных фильтров и необхоцимость двухканального управления ключевыми элементами, так как в стабилизаторе должно обеспечивать- 40 ся открытое состояние первого ключевого элемента и одновременно закрытое ссстояние второго ключевого зле* мента и наоборот, что к тому же усложняет блок управления стабилизатора.

Цель изобретения — улучшение массообъемных показателей при одновременном упрощении импульсного стабили",атора постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор постоянного напряжения,. содержащий три ключевых элемента, блок управления, L,Ñ -фильтр, первый замыкающий диод и импульсный трансформатор, снабженный первичной и вторичной обмотками, причем вход 4С-фильтра через первый ключевой элемент подключен к входной клемме, aего выход соединен с выходной клеммой, блок управ- 60 ления входами подключен к выходной клемме и общей шине, а выходом соединен с управляющим входом первого ключевого элемента, первый вывод первичной обмотки импульсного транс- бэ

Форматора через второй ключевой эле- мент подсоединен к входной клемме, введен второй замыкающий диод, а первичная и вторичная обмотки импулье. ного трансформатора снабжены средними выводами, причем второй вывод первичной обмотки импульсного трансформатора через третий ключевой элемент подключен к входной клемме, а средний ее вывод подсоединен к входу ЬС -Фильтра, первый и второй выводы первичной обмотки импульсного трансформатора через первый и второй замыкающие диоды подсоединены к общей шине, а вторичная обмотка импульсного трансформатора связана с управляющими входами второго и третьего ключевых элементов.

На Фиг. 1 приведена схема предлагаемого импульсного стабилизатора постоянного напряжения, на фиг. 2графики, поясняющие принцип работы.

Устройство содержит первый ключевой элемент 1, первым входом соединенный с первыми выводами ключевых элементов 2 и 3, Вторые выводы ключевых элементов 2 и 3 подключены к началу и концу первичной обмотки, а входы управления соответственно — к концу и началу вторичной обмотки импульсного трансформатора 4.

Входная клемма 5 подключена к первым выводам ключевых элементов 1-3 и к среднему выводу вторичной обмотки импульсного трансформатора 4 ° Второй вывод первого ключевого элемента 1 соединен со средним выводом первичной обмотки импульсного трансформатора 4 и с входом LC -фильтра, состоящего из дросселя б и конденсатора 7. Одна обкладка конденсатора 7 подключена к выходной клемме 8, а другая к общей шине 9 устройства и нагрузки 10. Замыкающие диоды 11 и 12 соединены между общей шиной 9 и вторыми выводами соответственно ключевых элементов 3 и 2. Вход блока 13 управления подключен к клеммам 8 и 9, а выход — к входу управления ключевого элемента 1.

На фиг. 2 (О, С7, 4 ) приведены осциллограммы, где U«> -импульсы управления ключевого элемента 1, сформированные блоком 13 управления, токи соответственно ключевых элементов 1-3, !э — входной ток стабилизатора; 0 - напряжение на входе )С -фильтра (дроссель 6, конденсатор 7); 0«о - напряжение на нагрузке 10, (O-tq), (t>й3) — время открытого состояния ключевого элемента 1 и закрытого состоя» ния ключевых элементов 2 и 3; (t

tg) — время открытого состояния ключевого элемента 2 и закрытого состояния ключевых элементов 1 и 3; (t ty) — время открытого состояния ключевого элемента 3 и закрытого состоя1032436 ния ключевых элементов 1 и 2, фиг. 2 g соответствует минимальному, фи г. 2 — номи наль ному, Фиг, 2 6 — максимальному напряжению на входе стабилизатора.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При открытом, состоянии ключевого элемента 1 (время 0-t< ) ток в нагрузку 10.поступает через ключевой эле-, 10 мент 1, дроссель б. После его закрывания (момент времени tq ) энергия; запасенная в дросселе б, передается в нагрузку 10 через первичные обмотки импульсного трансформатора 4 и )5 замыкающие диоды 11 и 12. При этом ток дросселя б на первичной и, следовательно, на вторичной обмотках импульсного трансформатора 4 наводит напряжение, в результате которого один иэ ключевых элементов (например, 2) приоткрывается. Его приоткрывание приводит к увеличению тока в нагрузку 10 от источника питания через ключевой элемент 2, первичную полуобмотку трансформатора 4 и дроссель б. Увеличение тока в первичной обмотке трансформатора 4 приводит к дальнейшему увеличению напряжения на его вторичной обмотке, следовательно, к еще большему открыванию ключевого элемента 2. На другой вторичной полуобмотке импульсного трансформатора 4 в момент и Формируется напряжение, запирающее ключевой эле.мент 3, При открытом состоянии клю- 35 чевого элемента 2 (время t„ t> } на вторую первичную полуобмотку импульеного трансформатора 4 трансформируется напряжение, которое через замыкающий диод 11 и дроссель б посту- 4Q пает на нагрузку 10. Таким образом к первичной обмотке импульсного трансформатора 4 через замыкающий диод 11 и ключевой элемент 2 прикладывается напряжение источника пита- 45 ния и соответственно через среднюю точку первичной обмотки импульсного трансформатора 4, дроссель б на нагрузку 10 поступает только половина входного напряжения (0б время е ), При поступлении следующего положительного импульса в момент времени t с выхода блока 13 управления на управляющий вход ключевого элемента 1 он открывается и, следовательно, ключевой элемент 2 закрывается, а на вход С- Фильтра (дроссель б, конденсатор 7) поступает напряжение источника питания (0 время t " t ) .

При закрывании транзистора 1 (момент времени сэ) в результате описанного выше лавинообразного процесса открывается ключевой элемент 3 и на вход С -фильтра {дроссель б, .;Онденсатор 7) поступает половина напряжения источника питания.

Таким образом на вход ЬС -Фильтра (дроссель б, конденсатор 7) поступает в течение времени открытого сос» тояния ключевого элемента 1 (О-t ), (tz- t+) напряжение источника питания, а в течение времени его эакрыТОГО СОСТОЯНИЯ (tМ - ГХ)у (t. - t4) половина напряжения источника питания, подключенного к входным клеммам 5 и 9 °

Ток, потребляемый от источника питания, является суммарным током ключевых элементов 1-3 {) ) Фиг, 2о, (7. 8) °

Таким образом, в процессе регулирования за период Т управляющего напряжения на вход LC -фильтра поступает поочередно напряжение Е и напряжение Е/2, что существенно уменьшает пульсацию выходного напряжения и входного тока (06 и l > фиг. 2) и, следовательно, позволяет улучшить массообъемные характеристики импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

1032436

Юб гб4

Составитель 10.0падчий

Техред H.Гайду Корректор А.Повх

Редактор Н,Гришманова

Эаказ 5400/52 Тираж 874 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и о1 крытий

113035, Москва, Е-35, Раушакая наб., д, 4/5

° O

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðoä, ул.Проектная, 4