Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является повышение надежности импульсного стабилизатора постоянного напряжения. Стабилизация напряжения осуществляется воздействием на ключевой элемент 1 импульсов управления, формируемых в зависимости от величины выходного напряжения с помощью сравнивающего узла 5, делителя 6, узла 7 опорного напряжения , порогового элемента 8,синхронизатора 9 и согласующего блока 10. При номинальном режиме напряжение , снимаемое с обмотки 11 дросселя 2, перемагничивает дроссель 13 насыщения. При этом сопротивление дросселя 13 велико, а напряжение на резисторе 12 мало и не оказывает влияния на работу стабилизатора. При перегрузке увеличивается длительность импульсов прерывателя 1,дроссель 13 насьщ1ается и на резисторе 12 возникает сигнал на отключение ключевого элемента 1. 1 з.п.. сЬ-лы. 3 ил. W ю 00 00 to fнг.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

151> 4 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3922317/24-07 (22) 04.07.85 (46) 15.01.87. Бюл. Р 2 . (72) Д,Е.Мышковский и Б.З.Курчик (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

W 468229, кл. С 05 F i/56, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 505014, кл. G 05 F 1/56, 1975. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности импульсного стабили.затора постоянного напряжения. Стабилизация напряжения осуществляется воздействием на ключевой элемент 1

„„SU„„ 1283727 А1 импульсов управления, формируемых в зависимости от величины выходного на пряжения с помощью сравнивающего узла 5, делителя 6, узла 7 опорного напряжения, порогового элемента 8,синхронизатора 9 и согласующего блока

10, При номинальном режиме напряже" ние, снимаемое с обмотки 11 дросселя 2, перемагничивает дроссель 13 насыщения. При этом сопротивление дросселя 13 велико, а напряжение на резисторе 12 мало и не оказывает влияния на работу стабилизатора. При перегрузке увеличивается длительность импульсов прерывателя 1,дроссель 13 насыщается и на резисторе 12 возникает сигнал на отключение ключевого элемента 1 1 з п А-лы 3 ил.

27 2

1 12837

Изобретение относится к электронике, в частности к системам регулирования электрических величин, и предназначено для использования в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повьппение надежности импульсного стабилизатора постоянного напряжения путем ограничения максимальной величины тока нагрузки и выбросов выходного напряжения при одновременном уменьшении уровня высокочастотных помех.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг.2 — вариант схемы импульсного стабилизатора постоянного напряжения при использовании в DLC-фильтре устройства двух последовательно включенных дросселей; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие работу импульсного стабилизатора постоянного напряжения. 25

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения (фиг. 1) включает в себя ключевой полупроводниковый элемент 1, одним силовым выводом подключенный к входной клемме, а другим си-Зо ловым выводом соединенный с началом первой обмотки сглаживающего дросселя 2 Ш.С-фильтра, конец которой подключен к выходной клемме и первому выводу конденсатора 3 0ЬС-фильтра, 35

Общая точка ключевого полупроводникового элемента 1 и дросселя 2 подсоединена к первому выводу коммутирующего диода 4, второй вывод которого совместно с вторым выводом кон- 4О денсатора 3 подключен к общей шине.

Релейный двухпозиционный узел управления входом включен между выходной клеммой .и общей шиной, а выходом подсоединен к управляющему входу ключе- 45 вого полупроводникового элемента 1 и включает в себя дифференциальный сравнивающий узел 5, делитель 6 выходного напряжения, узел 7 опорного напряжения, пороговый элемент 8,син- gg хронизатор 9 и согласующий блок 10.

Вход делителя 6 выходного напряжения включен между выхоцной клеммой и общей шиной, а выход подключен к первому входу дифференциального сравнивающего узла 5. Узел опорного напряжения входом подключен между входной клеммой и общей шиной, а выходом подсоединен к второму входу дифференциального сравнивающего узла 5,выход которого через последовательно соединенные синхронизатор 9, пороговый элемент 8 и согласующий блок 10 подсоединен к выходу релейного двухпозиционного узла управления. Вторая обмотка 11 дросселя 2 концом подключена к общей шине, которая, в свою очередь, через последовательно соединенные первый резистор 12 и дроссель

13 насыщения подключена к началу второй обмотки 11 дросселя 2, Общая точка дросселя 13 насьпцения и первого резистора 12 через последовательно включенные второй дополнительный диод 14 и третий резистор 15 подсоединены к входу выключения релечного двухпозиционного узла управления,в качестве которого может использоваться один из дополнительных входов синхронизатора 9. Начало третьей обмотки 16 дросселя 2 подключено к общей шине, а ее конец через последовательно соединенные первый дополнительный диод 17 и второй резистор

18 подсоединен к входу блокировки выключенного состояния релейного двухпозиционного узла управления, в качестве которого может использоваться другой дополнительный вход синхронизатора 9.

На фиг.2 приведен вариант схемы, где первая обмотка дросселя 2 выполнена в виде двух соединенных последовательно и согласно обмоток.

Дроссель 2 DLC-фильтра импульсного стабилизатора постоянного напряжения может быть выполнен в виде двух последовательно включенных двухобмоточных дросселей, при этом допол-. нительная обмотка 11 одного из них шунтируется последовательно включенными первым резистором 12 и дросселем насыщения, а дополнительная обмотка 16 второго из них через первый диод 17 и второй резистор 18 подсоединяется к входу блокировки выключенного состояния релейного двухпозиционного узла управления.

Принцип работы импульсного стабилизатора постоянного напряжения заключается в обеспечении работы сглаживающего дросселя 2 в граничном режиме тока (фиг.3 в) .во всем диапазоне изменения входных напряжений и токов нагрузки, причем включение ключевого полупроводникового элемента 1 происходит тогда, когда коммути27

Предлагаемое устройство обеспечивает ограничение постоянного тока нагрузки, допускает параллельное включение и работает при пониженном уровне создаваемых высокочастотных помех.

При переходном процессе, вызванном сбросом нагрузки, возрастает напряжение на конденсаторе 3 DLCфильтра стабилизатора, и на интервале закрытого состояния ключевого: элемента 1 происходит насыщение дросселя 13. В результате этого сглаживающий дроссель 2 оказывается закороченным резистором 12, в котором рас- . сеивается накопленная в дросселе 2 энергия. Ток заряда конденсатора 3 резко снижается, и уменьшаются выбросы напряжения на конденсаторе З,вызванные сбросом нагрузки. В результате повышается быстродействие стабилизатора напряжения.

1. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий ключевой полупроводниковый элемент,од3 12 37 рующий диод 4 находится в непроводящем состоянии, и ток в сглаживающем дросселе 2 равен нулю (фиг.3 в).Выключается ключевой полупроводниковый элемент 1 при достижении в нем заданного максимального значения тока путем подачи сигналов обратной связи с резистора 12 (фиг.3 д ) и дополнительной обмотки 16 (фиг.3 г). сглаживающего дросселя 2 на входы 10 синхронизатора 9.

При номинальном режиме работы стабилизация напряжения осуществляется воздействием на ключевой полу- 15 проводниковый элемент 1 импульсов управления, формируемых в зависимости от величины выходного напряжения стабилизатора релейным двухпозиционным узлом управления. При нулевом то-20 ке в дросселе 2 1Н.С-фильтра ключевой полупроводниковый элемент 1 включается. Для определения нулевого значения тока в дросселе 2 снимается на пряжение удержания с обмотки 16 дрос- 25 селя 2 и через диод 17 и резистор

18 поступает на вход (вх. 19, фиг. 1) синхронизатора 9. Пока напряжение удержания обмотки 16 приложено к входу 19, ключевой полупроводниковый 3g элемент 1 находится в состоянии отсечки. Напряжение удержания в состоянии отсечки приложено к одному из входов синхронизатора 9 (вход 19, фиг ° 1) до тех пор пока ТоК в дрос 3g селе 2 не спадет до нуля (фиг.3 в, г). Как только ток в дросселе 2 сни зится до нуля, напряжение удержания на входе синхронизатора 9 пропадает, и происходит включение ключевого по- щ лупроводникового элемента 1. В этот момент коммутирующий диод 4 находится в непроводящем состоянии, и высокочастотные помехи, вызванные его запиранием, отсутствуют. Аналогично 15 происходит включение полупроводникового прерывателя 1 при нулевом тоне в дросселе 2 во всех режимах работы стабилизатора.

При номинальном режиме работы на- р пряжение, снимаемое с обмотки 11, дросселя 2, симметрично перемагничивает сердечник дросселя 13 насыщения с величиной индукции, меньшей индукции насыщения (фиг.3 е), при этом со- $ противление дросселя 13 велико, а напряжение на резисторе 12 мало, и оно не оказывает влияния на работу стабилизатора. При перегрузке увеличивается длительность импульсов прерывателя 1, и при достижении током дросселя максимально допустимой величины насыщается дроссель 13, Это равносильно тому, что дроссель 13 стабилизатора закорачивается в определенный момент времени, и на резисторе 12 возникает сигнал на отключение ключевого полупроводникового элемента 1, который подается на другой вход (вход 20, фиг,1) синхронизатора 9 (фиг.З д,е).

Максимальная длительность выходных импульсов ключевого полупроводникового элемента 1 прямо пропорциональна вольт-секундному интегралу на дрос" селе 13 насьпцения. Поэтому максимальное значение тока первичной обмотки дросселя 2 и ключевого полупроводникового элемента 1 при перегрузке и коротком замыкании ограничено величиной, зависящей от параметров дросселя 13 насьпцения. В связи с тем, что ток (фиг.3 в) основной обмотки сглаживающего дросселя 2 имеет треугольную форму, его среднее значение,равное току нагрузки, в два раза меньше амплитудного значения и поддерживается на постоянном уровне при перегрузке и коротком замыкании.

Формула изобретения

5 12837 ним силовым выводом подключенный к входной клемме, а другим силовым выводом соединенный с началом первой обмотки сглаживающего дросселя и катодом коммутирующего диода DLCфильтра, анод которого соединен с общей шиной, причем конец первой об— мотки сглаживающего дросселя соединен с выходной клеммой и первым выводом выходного конденсатора DLC- .10 фильтра, второй вывод которого подключен к общей шине, и релейный двухпозиционный узел управления, входом подключенный между выходной клеммой и общей шиной, а выходом соединенный

C управляющим входом ключевого полупроводникового элемента и включающий

8 себя дифференциальный сравнивающий узел с двумя входами, делитель выходного напряжения, выходом соединенный 20

С первым входом дифференциального сравнивающего узла, а входом подключенный к входу релейного двухпоэиционного узла управления, узел опорного напряжения, вход которого включен между входной клеммой и общей шиной,а выход соединен с вторым входом дифференциального сравнивающего узла, пороговый элемент, вход которого через синхронизатор соединен с выходом дифференциального сравнивающего уз—

Ла, а выход через согласующий блок

Подключен к выходу релейного двухпозиционного узла управления, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью 35 повышения надежности путем ограничения максимальной величины тока нагрузки и выбросов выходного напряжения при одновременном уменьшении уровня высокочастотных помех, в него введены два дополнительных диода, три резистора и дроссель насыщения, ° сглаживающий дроссель снабжен дополнительными второй и третьей обмотками, а релейный двухпозиционный узел управления снабжен входами выключения и блокировки выключенного состояния, причем начало второй обмотки дросселя DLC-фильтра и первый вывод дросселя насыщения соединены между собой, конец второй обмотки дросселя

DLÑ-фильтра подключен к началу его третьей обмотки, общей шине и через первый резистор — к второму выводу дросселя насыщения, конец третьей обмотки дросселя DLC-фильтра через последовательно соединенные первый дополнительный диод и второй резистор подключен к входу блокировки выключенного состояния релейного двухпозиционного узла управления, вход выключения которого через последовательно соединенные третий резистор и второй дополнительный диод подключен к второму выводу дросселя насыщения.

2. Стабилизатор по п.3, о т л и— ч а ю шийся тем, что первая обмотка сглаживающего дросселя выполнена в виде двух обмоток, соединенных последовательно и согласно между собой, причем каждая из них электромагнитно связана с одной из дополнительных обмоток.

1283727

Составитель 10.0падчий

Редактор Э.Слиган Техред В.Кравчук Корректор. Л.Патай

Тираж 7440/46 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-,полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4