Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности и КПД стабилизатора. Цель достигается тем, что в стабилизатор введена разрядная цепь формирующего конденсатора, содержащая соединенные последовательно разрядную обмотку 14 токоограничивающего дросселя, второй диод 15 и вспомогательный транзистор 16, управляющий вывод которого подключен к выходу формировагтеля импульсов 21 управления вспомогательным транзистором, вход которого подключен к выходу щиротноимпульсного модулятора 18 блока 12 управления транзистором через элемент задержки 20. Для работы стабилизатора необходимо , чтобы управление вспомогательным транзистором осуществлялось с задержкой относительно момента включения транзистора 7, причем время задержки должно быть больше или равно времени рассасывания избыточных носителей заряда, накопленных в диоде 4, а окончание импульса управления транзистором 16 должно наступать раньше или, по крайней мере, совпадать с моментом окончания управляющего сигнала транзистора 7. 1 в,п. ф-лы, 2 ил. (Л со 05 сл о Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1365061 A 1 (д1) 1 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3977672/24-07 (22) 22 ° 11 ° 85 (46) 07.01 ° 88 ° Бюл. 11 1 (71) Чувашский государственный университет им. И ° Н.Ульянова (72) В.И,Сеньков (53) 621 ° 316,722(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У !078555, кл. Н 02 М 3/335, 1984 °

Кузьмин С,А,, Сеньков В,И. Импульсный стабилизатор напряжения с малыми уровнями высокочастотных помех,- Приборы и техника эксперимента, 1983, У 2, с, 150-152, рис, 1 ° (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторич,! ным источникам питания радиоаппарату ры. Целью изобретения является повышение надежности и КПД стабилизатора.

Цель достигается тем, что в стабилизатор введена разрядная цепь формирующего конденсатора, содержащая соедин ненные последовательно разрядную обмотку 14 токоограничивающего дросселя второй диод 15 и вспомогательный транзистор 16, управляющий вывод которого подключен к выходу формирователя импульсов 21 управления вспомогательным транзистором, вход которого подключен к выходу широтноимпульсного модулятора 18 блока 12 управления транзистором через элемент задержки

20, Для работы стабилизатора необходимо, чтобы управление вспомогатель» ным транзистором осуществлялось с задержкой относительно момента включе ния транзистора 7, причем время задержки должно быть больше или равно времени рассасывания избыточных носи» телей заряда, накопленных в диоде 4, а окончание импульса управления транзистором 16 должно наступать раньше или, по крайней мере, совпадать с моментом окончания управляющего сигнала транзистора 7 ° l з,п, ф лы, 2 ил, Блок 12 управления нключает в себя широтно-импульсный модулятор !8 и формирователь !9 импульсов, а цепь

13 управления состоит из элемента 20 задержки с фиксированной длительностью и дополнительного 2! формирователя, На фиг,2 приняты следующие обозначения: сигнал 22 упранления транзистором 7; сигнал 23 управления вспомогательным транзистором 16 24 и 25 - ток коллектора и напряжения коллектор-эмиттер транзистора 7; напряжение 26 на конденсаторе 10; ток

27 коллектора нспомогательного транзистора 16 °

ИСН работает следующим образом.

В установившемся режиме, когда транзистор 7 включен, заряженный разделительный конденсатор 2 подключен к входу DLC-фильтра, при этом энергия, накопленная в нем, передается н

136506

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, Цель изобретения — повышение надежности и КПД стабилизатора, На фиг ° 1 представлена схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения (ИСН); на фиг,2 - кривые токов и напряжений в ИСН.

ИСН (фиг,1) содержит входной дроссель 3 разделительный конденсатор 2, магнитосвязанный с дросселем 1 выходной дроссель 3 DLC-фильтра с диодом!

4 и конденсатором 5, соединенный с нагрузкой 6, параллельный ключевой транзистор 7 с цепями формирования траектории переключения, включающими в себя токоограничивающий дроссель с 20 основной обмоткой 8, включенной последовательно в цепь ключевого транзистора, и обмоткой 9 рекуперацин, формирующий конденсатор 10 подключенный через первый доид 11 параллельно выводам ключевого транзистора, блок 12 управления ключевым транзистором, функционально связанный с цепью 13 управления вспомогательным транзистором разрядной цепи, содержа- З0 щей разрядную обмотку 14 токоограничивающего дросселя, второй диод !5 и нспомогательный транзистор 16, Цепь рекуперации содержит обмотку 9 рекуперации токоограничивающего дросселя и третий диод !7 °

1 2 нагрузку 6, одновременно запасается энергия во входном 1 и выходном 3 дросселях ИСН. На интервале, когда транзистор 7 выключен, напряжение на обмотке выходного дросселя 3 реверсируется и отпирается обратный диод

4 DLC-фильтра, Ток н нагрузке при этом поддерживается за счет энергии, запасенной в выходном дросселе, одновременно протекает процесс подзарядки разделительного конденсатора от источника питания и за счет энергии, запасенной во входном дросселе °

Далее процессы повторяются.

Рассмотрим коммутационные процессы, протекающие в ИСН (фиг,2), До момента включения транзистора 7 фор мирующий конденсатор !О заряжен до напряжения U „,. С момента Т, включения транзистора 7 на интервале времени Т,-Т обратный диод 4 находится в проводящем состоянии за счет рассасывания избыточных носителей заряда, накопленных в его базе ° При этом нарастание тока в контуре 2-8-7-2-4-2 ограничивается индуктивностью обмотки 8 токоограничивающего дросселя, а напряжение коллектор-эмиттер тран эистора 7 быстро спадает до нуля эа счет появления напряжения на данной обмотке, Таким образом, потери мощности на интервале включения транзистора 7 сводятся к минимуму, В момент времени Т, определяемый задержкой, вносимой цепью 13 управления, открывается вспомогательный транзистор 16 и заряженный формирунгщий конденсатор 10 начинает разряжать ся по цепи 10-16-15-14-8-7-10 При разряде формирующего конденсатора (интервал Т -Т ) его энергия накапливается в токоограничинающем дросселе, Процесс разряда конденсатора abrбирается резонансным либо близким к резонансному, При напряжении на формирующем конденсаторе, близком к нулю, цепь разряда конденсатора разрывается либо за счет выключения вспомогательного транзистора 16, либо за счет перехода в непроводящее состояние второго диода 15, если транзистор остается не выключенным, В момент разрыва цепи разряда напряжение на об» мотках токоограничивающего дросселя реверсируется и энергия, накопленная в нем, по цепи 9-37-2 рекуперируется в разделительный конденсатор, 3

) 3650

В момент времени Т, блоком !2 управления вырабатывается сигнал, выклктчающий транзистор 7, После процесса рассасывания интервал Т -Т ) начинается спад тока в ключевом транзисторе при одновременном нарастании напряжения коллектор-эмиттер, Скорость нарастания напряжения на транзисторе ограничена и определяется величиной емкости формирующего конденсатора °

Выбрав емкость конденсатора такой, чтобы при полном выключении ключевого транзистора напряжение на нем возросло незначительно, можно свести потери 15 мощности на интервале выключения к минимуму, В момент достижения тока коллектора ключевого транзистора нулевого значения напряжение на обмотках токоограничивающего дросселя реверси. 2б руется и происходит рекуперация энер-, гии, накопленной в нем эа счет протекания основного тока ключевого транзистора. Напряжение на транзисторе при этом возрастает до величины 25

П„,„,, определяемой величиной и скоростью спада тока транзистора, а также коэффициентом трансформации между обмотками 8 и 9 °

Таким образом обеспечивается работа ключевого транзистора в безопасной области и с минимальными динамическими потерями При этом не нарушается режим максимального подавления 35

l пульсаций с частотой преобразования системой магнитосвязанных дросселей

ИСН, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 4О ! ° Импульсный стабилизатор постоян ного напряжения, содержащий соединенные последовательно между входным и выходным выводами входной дроссель, 45 разделительный конденсатор и выходной дроссель DCL-ôèëüòðà >, магнитосвя занный с входным дросселем, параллельный ключевой транзистор с цепями фор мирования траектории переключения, 50

6) 4 включающими в себя токоограничивающий . дроссель с обмоткой рекуперации и ос новной обмоткой, включенной последо вательно в цепь коллектора ключевого транзистора, свободным выводом подключенной к точке соединения входного дросселя и разделительного конденсатора, формирующий конденсатор, подключенный через первый диод параллель» но силовым выводам ключевого транзистора, эмиттером соединенного с общей шиной, а базой через блок управления, включающий последовательно соединенные между входом и выходом широтно импульсный модулятор .и формирователь импульсов, - с выходным выводом, о 1 л и ч а ю шийся тем, что, с це» лью повышения надежности и КПД ста билизатора, в него введена разрядная цепь формирующего конденсатора, вклю чающая соединенные последовательно разрядную обмотку токоограничивающего дросселя, второй диод и вспомога» тельный транзистор, первым концом под» ключенная к точке соединения первого диода и формирующего конденсатора, а вторым - к точке соединения вывода основной обмотки токоограничивающего дросселя с выводом обмотки входного дросселя и разделительным конденса тором, причем управляющий вход вспомогательного транзистора через введенную цепь управления, включающую формирователь импульсов и элемент saдержки с фиксированной длительностью, подключен к выходу широтно-импульсно го модулятора блока управления, а обмотка рекуперации связана с обклад» ками разделительного конденсатора, 2 ° Стабилизатор по п,1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью исключения влияния рекуперируемой энергии, эапасаемой в формирующих цепях, на качество входного и выходного напряжений стабилизатора, связь обмотки рекуперации токоограничивающего дросселя с обкладками разделительного конденсатора осуществляется через введенный третий диод, 136506!

Е37

0 rO

4 1g

Редактор Л,Гратилло

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6610/41

Производственно полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4

ЦУ

4 об

0 /1

Составитель А. Колоколкин

Техред M.! )i щык Корректор С.Черни