Импульсный регулятор постоянного напряжения

 

ИНПУЛЮНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий параллельно с0единени1№ основной транзистор и тиристор, включенные между входиьн и выходным выводами, и последовательно соединенный с ними LC-сглаживакщий фильтр, вход которого зашун тировав диодом в обратном направлении, a также блок управления, выхсщами связанный с управляющими электродами основного транзистора и тиристора отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения и частотного диапазона, он снабжен дополнительньм транзистором, включенным последовательно с тиристором, резистором , подключенньм параллельно дополнительному транзистору, причем управляющие электроды дополнительного транзистора связаны с выходами блокао управления. Од U сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

PECflVSËÈК

4(5t) Н 02 М 3!135

Фс

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И CFfHPbfYHA (21) 3397126/24-07 (22) 10.02.82 (46) 15. 01.85. Бюл. Р 2 (72) В.И. Сенько, В.М. Скобченко, Н.П. Макаренко, Ю.П. Большов и С.Ф. Малишевский (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621 ° 314.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 562805, кл. Н 02 M 3/135, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 430507, кл. Н 03 К 17/22, 197-1 °

3. Авторское свидетельство СССР

9 591995, кл. Н 02 М 1/135, 1976.

4 ° Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред.

С.Д. Додика и др. М., "Сов. радио"

1969, с. 406, рис. Х.1.а.

5. Авторское свидетельство СССР

9 932582, кл. Н 02 М 3/135, 1982.

6. Авторское свидетельство СССР по заявке 93390089/07, кл. Н 02 М 3/135, 1982. (54) (57) ИИПУЛЪСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий параллельно соединенные основной транзистор и тиристор, включенные между входным и выходиьа4 выводами, и после", довательно соединенный с нимиLC-ñãëàживающий фильтр, вход которого зашун. тирован диодом вобратиом направлены, а также блок управления, выходами связанный с управляюшими электродами основного транзистора и тиристора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения и частотного диапазона, он снабжен дополнительным транзистором, включенным Е последовательно с тиристором, резистором, подключенным параллельно дополнительному транзистору, причем управляющие электроды дополнительного транзистора связаны с выходами блока д управления. миа

Мии

1134995

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в различного рода системах электроснабжения для преобразования напряжения первичного источника элек- 5 троснабжения в постоянное регулируемое (ч, если это необходимо, стабилизированное) напряжение требуемого уровня.

Известны импульсные регуляторы по 10 стоянного напряжения, содержащие сило- . вые транзисторы и тиристоры, где для коммутации тиристоров используются полностью управляемый (двухоперационный) тирнстор $1), транзистор (2 1 или дополнительный тиристор с коммутирующим конденсатором $3).

В известных схемах используется коммутирующий дроссель в трансформаторном или автотрансформаторном включении. Для осуществления сглажи.вания напряжения на нагрузке требуется дополнительный дроссель сглаживающего фильтра.

Известен также импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий последовательную цепь из транзистора и основной обмотки дросселя, включенную между входным и выходным выводами (43. 30

Известен импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий параллельно соединенные транзистор и тиристор, включенные между входным и выходным выводами, и последователь-35 но соединенный с ними LC-сглаживаю-. щий фильтр, вход которого зашунтиро-, ван диодом в обратном направлении, а также блок управления, выходами связанный с управляющими электродами 40 основного транзистора и тиристора j5).

При достаточно широком мощностном диапазоне регулирования недостатками известного устройства являются значительная мгновенная мощность, вы-45 деляемая в транзисторе, и ограничен ный частотный диапазон работы из-за . увеличенного интервала коммутации тока нагрузки с .тиристора на транзистор. 50.

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий параллельно соединенные транзистор и тиристор, включенные между входным и выходным выводами, и последовательно соединенный с ними ЬС-сглаживающий фильтр, вход которого зашунтиро. ван диодом в обратном направлении, а также блок управления, выходами связанный с управляющими электродами основного транзистора и тиристора причем последова".åëüíî с тиристором включен диод в прямом на- . правлении. Это устройство обладает значительно более низкой мгновенной мощностью, выделяемой в транзисторе (63 °

Недостатками известного устрой- ства являю-ся ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения и ограниченный частотный диапаI зон работы из-за увеличенного интервала коммутации тока нагрузки с ти-. ристора на транзистор.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования выходного напряжения и частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий параллельно соединенные основной транзистор и тиристор, включенные между входным и выходным выводами, и последовательно соединенный с ними .С-сглаживающий фильтр, вход которого зашунтирован диодом в обратном направлении, а также блок управления, выходами связанный с управляющими электродами основного транзистора и тиристора, снабжен дополнительным транзистором, включенным последовательно с тиристором, а также резистором, подключенным параллельно дополнительному транзистору, причем управляющие электроды дополнительного транзистора связаны с выходами блока управления.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого импульсного регулятора.

Импульсный регулятор содержит основной транзистор 1, LC-сглаживающий фильтр 2, вход которого зашунтирован диодом Э в обратном направлении, выходные выводы 4 и 5, тиристор б, включенный последовательно с дополнительным транзистором 7, резистор 8, подключенный параллельно дополнительному транзистору 7, а также блок 9 управления, выходами связанный с управляющими электродами основного 1 и дополнительного 7 транзисторов и тиристора 6.

При использовании предлагаемого импульсного регулятора постоянного напряжения обеспечивается такой ре3 . 1134 жим работы силовых ключей, при котором в первую очередь открывается дополнительный транзистор 7, затем, когда напряжение на его коллекторе спадает до значения. напряжения насыщения, включается тиристор 6 на время, достаточное для восстановления запирающих свойств обратного диода 3, принимая при этом в свою анодную цепь ток нагрузки и ток короткого замыкания. В момент открывания тиристора 6 обратный диод 3 также находится в открытом состоянии, а дополнительный транзистор 7 — в состоянии насыщения. В этот же момент времени начинается процесс рассасывания избыточных носителей в обратном диоде, т.е. процесс восстановления его запирающих свойств.

Ток анода тиристора 6, следовательно, 20 и ток коллектора дополнительного транзистора 7 начинают нарастать при одновременном убывании тока в цепи обратного диода 3. Тиристор 6 и дополнительный транзистор 7 при этом работают в режиме короткого замыкания.

На дополнительном транзисторе 7 в этом режиме выделяется незначительная мгновенная мощность, так как его рабочая точка находится в режиме насыщения и падение напряжения на нем мало 0,5-0,7 В. Значительная мгновенная мощность выделяется на тиристоре 6, так как в этот момент времени он находится в процессе включения и к нему прикладывается полное

° напряжение питания. Однако этот прибор характеризуется высокой перегрузочной способностью и находится во включенном состоянии незначительную часть периода преобразования. После 4 снижения до нулевого значения тока через обратный диод 3 дополнительный транзистор 7 выключается, а основной транзистор 1 включается, принимая на себя только ток нагрузки. С этого мо-45 мента ток через тиристор 6 не протекает и он начинает восстанавливать за- х пирающие способности. Процесс включения основного транзистора 1 происходит в облегченном режиме из-за малого падения напряжения на нем в мо-. мент включения (падение напряжения на основном транзисторе в момент включения равно суммарному падению напря .. жения на открытых тиристоре 6 и допол-. >5 нительном транзисторе 7) .

Дополнительный транзистор 7 .Ьсуществляет надежное запирание тири995 4 стора 6 путем прерывания его анодного тока, что позволяет при использовании современных частотных тиристоров повысить частоту преобразования до 2030 кГц и построить импульсный регулятор с высокими массогабаритными показателями ° Одновременно с этим дополнительный транзистор 7 является одним из исполнительных органов устройства защиты, регулятором, позволяющим осуществить быстрое и надежное отключение источника первичного электроснабжения от нагрузки при коротком замыкании в ней на интервале включенного состояния тиристора 6.

Резистор 8 введен в схему импульсного регулятора для предотвращения ложного включения тиристора 6 в момент включения дополнительного транзистора 7. При отсутствии указанного резистора и при запертом состоянии тиристора 6 и дополнительного транзистора 7 падение напряжения на каждом из них распределяется приблизительно поровну и определяется половиной значения напряжения источника питания.

В момент включения дополнительного транзистора 7 к тиристору 6 прикладывается полное напряжение питания с высокой скоростью нарастания переднего фронта. Включение резистора 8 позволяет значительно уменьшить пере пад напряжения, прикладываемого к тиристору 6 в момент включения дополнительного транзистора 7 и тем самым ) устранить ложное срабатывание тиристора.

Блок 9 управления импульсного регулятора обеспечивает формирование на выходе трех последовательностей управляющих импульсов: последовательности управляющих импульсов неизменной длительности, поступающих в цепь управления дополнительного транзистора 7; последовательности управляющих импульсов неизменной длительности, поступающих на управляющий электрод тиристора 6; последовательности управ- . ляющих импульсов с изменяемой скваж- ностью, поступающих в цепь управления основного транзистора 1.

При этом обеспечивается алгоритм работы силовых ключей, при котором в первую очередь включается дополнительный транзистор 7 и переводится в режим глубокого насыщения, далее на время, достаточное для восстанов- ления запирающих свойств диода 3, 1134995

Составитель Ю. Андреев

Техред С .Мигунова Корректор Л. Пилипенко

Редактор А. Алексеенко

Заказ 10099/44 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 включается тиристор 6 и принимает в свою анодную цепь ток нагрузки и ток короткого замыкания. После спада до нулевого значения тока через диод 3 вклЮчается основной транзистор 5

18

1, принимая на себя только ток нагрузки, что позволяет использоватЬ транзистор с коллекторными токами, близкими по значению к предельно допустимым.