Импульсный стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры . Цель - расширение диапазона регулирования и уменьшение коммутационных перегрузок. Энергия, запасенная в первой обмотке дросселя 1 за время открытого состояния ключа 2, передается в нагрузку посредством второй обмотки дросселя за время открытого состояния ключа 3. Управление ключами 2 и 3 осуществляется посредством узла 4 управления и логического инвертора 5. Для уменьшения коммутационных перегрузок имеются цепи в виде обмоток дросселя 9 и диоднорезистивных цепочек 10 и 11. 1 ил. S. лФЗЕка чжапкв

СО20З СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (12) А1 (б21 4 G 05 F 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4003835/24-07 (22) 25.01,86 (46) 23.12.87. Бюл. 22 47 (71) Московский технологический институт Министерства бытового обслуживания населения РСФСР (72) С.И.Червяков (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 472339, кл. G 05 Г 1/44, 1973.

Авторское свидетельство СССР

22 - 589597, кл. С 05 Г 1/44, 1975. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМГННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электрстехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель — расширение диапазона регулирования и уменьшение коммутационных перегрузок. Энергия, запасенная в первой обмотке дросселя 1 за время открытого состояния ключа 2, передается в нагрузку посредством второй обмотки дросселя 1 за время открытого состояния ключа 3. Управление ключами 2 и 3 осуществляется посредством узла 4 управления и логического инвертора 5. Для уменьшения коммутационных перегрузок имеются цепи в виде обмоток дросселя 9 и диодно" резистчвных цепочек 10 и 11. 1 ил.

1361523

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппара" туры.

Целью изобретения является расши рение диапазона регулирования и уменьшение коммутационных перегрузок.

На чертеже представлена функциональная схема импульсного стабилизатора переменного напряжения.

Стабилизатор содержит дроссель

1, двухполярные ключи 2 и 3, узел

4 управления, логический инвертор 5, конденсатор 6. Каждый из двухполярных ключей 2 и 3 состоит из диодного выпрямительного моста 7, однополярного ключевого регулирующего элемента 8, обмотки 9 дополнительного дросселя, диода 10 и резистора 11. К вы- 2р ходу стабилизатора подключена нагрузка 12. Первая обмотка дросселя 11 подключена к входу стабилизатора через двухполярный ключ 2, а вторая

его обмотка 12 соединена с выходом 25 стабилизатора, шунтированного конденсатором 6, через двухполярный ключ 3.

Выход стабилизатора подключен к входу узла 4 управления, выход которой соединен с управляющим входом ключа 30

2 и через логический инвертор 5 подключен к управляющему входу ключа

3.Причем оба двухполярных ключа выполнены в виде выпрямительного моста

7 в диагональ постоянного тока кажt

35 дого из которых включены последовательно соединенные однополярный ключевой регулирующий элемент, например транзистор 8, и одна из обмоток дополнительного двухобмоточного дросселя 9, каждая из которых шунтирована последовательно соединенными .диодами 10 и резистором 11. При этом отношение витков обмоток дросселя

1 равно отношению витков обмоток до- 4> полнительного дросселя 9.

Стабилизатор работает следующим образом.

Частота переключения ключей 2 и

3 выбирается на много выше частоты питающей сети, а поскольку на их управляющие входы поступают инверсно противоположные сигналы, открываются они попеременно.При открытом ключе

2 в обмотке дросселя 1.1 протекает ток и в нем накапливается избыточная электромагнитная энергия. Ключ 3 в этом режиме закрыт и нагрузка 12 потребляет энергию, запасенную конденсатором 6.После закрывания ключа

2 начинается протекание тока через открывшийся ключ 3 и обмотку дроссе-. ля 1.2, сопровождающееся переходом энергии, накопленной в дросселе 1 в конденсатор 6 и нагрузку 12.Величина вольтосекундной площади на обмотках дросселяt 1 во время открытого состояния ключа 2 равна и противоположна по знаку вольтсекундчой площади на них во время открытого состояния ключа 1 на первую обмотку дросселя поступает синусоидальное сетевое напряжение, форма выходного напряжения представляет из себя ломанную кривую, огибающая которой может как угодно близко приближаться к синусоиде, амплитуда которой зависит от отношений витков вторичной и первичной обмоток дросселя 1 и скважности импульсов на выходе схемы 4 управления.

Постоянная амплитуда переменного напряжения поддерживается автоматически узлом 4 управления, изменением скважности импульсов на ее выходе.

Если входное напряжение уменьшилось или уменьшилось сопротивление нагрузки,схема управления начинает изменять скважность в сторону увеличения длительности открытого состояния ключа 2 и уменьшения длительности nay3b1. Таким образом, увеличивается энергия,запасаемая дросселем 1 и передаваемая во время паузы в нагрузку.В результате амплитуда выходного напряжения остается постоянной.

При увеличении входного напряжения или увеличении сопротивления нагрузки узел управления укорачивает импульс тока, протекающий через обмотку дросселя 1. 1 и увеличивает длительность паузы. При этом амплитуда выходного напряжения также остается постоянной.

Чтобы исключить возможные коммутационные перегрузки по току, когда один из двухполярных ключей 2 и 3 уже открылся,а второй не успел еще закрыться, каждый из них выполнен в виде выпрямительного диодного моста

7, в диагональ постоянного тока которого включены последовательно соединенные диодом 10 и резистором 11.

Токи через первую и вторую обмотки дополнительного дросселя всегда не меньше, чем соответствующие токи через первую и вторую обмотки дрос1361523

Формула изобретения дросселя.

Составитель О.Овсянников

Редактор Н.Рогулич Техред M.Äèäûê .

Корректор С.Шекмар

Заказ 6282/47 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

rio делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 селя 1. Это соотношение не меняется при переключении ключей 2 и 3, так как дроссели 9 и 1 выбираются с одинаковым отношением витков первой и второй обмоток. Разностные токи,равные разности токов в соответствующих катушках дросселей 9 и I,ïpoòeêàþò по цепям: обмотки дополнительного дросселя 9, диоды 10, резисторы 11, Поэтому при переключении ключей 2 и

3 на них не возникает коммутационных перегрузок по напряжению.

Во время переходного процесса при переключении двухполярных ключей 2 15 и 3, когда оба транзистора 8 открыты, практически все входное напряжение падает на первой обмотке дросселя 9, а все выходное — на второй.При этом токи через обмотки дросселя 9 начи- 20 нают увеличиваться, увеличивая энергию в дросселе 9, так как на обоих обмотках падает положительное напряжение. Но поскольку ток через ключи

2 и 3 не превышает токов соответственно через первую и вторую обмотку дросселя 9, которые не могут измениться мгновенно, тем самым исключаются коммутационные перегрузки по току во время переходного процесса. 30

После окончания переходного процесса избыточная энергия, наполненная дросселем 9 за время переключения и определяемая токами в его обмотках, рассеивается на диоды 10 и резисторы 11. При этом параметры резисторов 11 выбираются так,чтобы до следующего переключения ключевых элементов разностные токи стали равными нулю. 40

Благодаря введенным средствам увеличивается диапазон регулирования выходного напряжения и обеспечивается возможность гальванической развяз- 4 ки между входом и выходом стабилиза тора. Кроме того, построение схемы позволяет о 1тимизировать режимы ключевых элементов за счет оптимального выбора отношения витков обмоток дросселя i ÷òo особенно важно в тех случаях, когда требуется стабилизировать напряжение, амплитуда которого значительно отличается от амплитуды входного напряжения. Достоинством устройства является также отсутствие коммутационных перегрузок,что увеличивает надежность схемы и уменьшает потери в ней.

Импульсный стабилизатор переменного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными выводами дроссель и двухполярный ключ, выполненный в виде диодного моста с диагональным включением регулирующего элемента, управляющий вход которого подключен к выходу узла управления, входом подключенного к выходным выводам, второй двухполярный ключ, подключенный к одному из выходных выводов, конденсатор, подключенный параллельно выходным выводам, отличающийся тем,что, с целью расширения диапазона регулирования и уменьшения коммутацион ных перегрузок,в него введены логический инвертор, включенный между выходом узла управления и управляющим входом регулирующего элгмента второго двухполяр ого ключа,выполненного аналогично первому,дроссель снабжен второй обмоткой, включенной между вторым двухполярным ключом и другим выходным выводом, а регулирующие элементы указанных ключей выполнены в виде транзистора, в силовые цепи которых включены шунтированные диодно-резистивными цепямн обмотки введенного дополнительного