Многофазный импульсный стабилизатор напряжения

 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах электропитания узлов информационно-измерительных систем и других радиоэлектронных устройств. Целью изобретения является упроще

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

®«спн щ, р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3 "

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ втьв системах электропитания узлов информационно-измерительных систем и других радиоэлектронных устройств.

Целью изобретения является упроще(21) 4115923/24-07 (22) 10.06,86 (46) 23.04.88. Бюл. 1Ф 15 (72) С.Г.Беремчук и И.Б.Гнатюк (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 824161, кл. G 05 F 1/56, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1092477, кл. G 05 F 1/56, 1982.

„„SU„» 1390605 А1 (54) МНОГОФАЗНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТА БИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

1390605 ние стабилизатора,„ повышение его надежности и увеличение КПД. После появления напряжения питания от вспомогательного преобразователя 1 напряжения на предусилителях 3-6 и узлах блока 7 управления происходит включение транзисторных ключей 14-17, и на выходном конденсаторе 22 появляется выходное напряжение. Это напряжение в блоке 10 сравнения сравнивается с напряжением узла 9 опорного напряжения. Разностный сигнал поступает на один из входов широтно-импульсного модулятора (ШИП) 11, на другой вход которого поступает разность опорного и пилообразного напряжений.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания узлов информационно-измерительных систем и других радиоэлектронных устройств. 5

Цель изобретения — упрощение стабилизатора, повышение его надежности и увеличение КПД.

На чертеже представлена схема мно I0 гофазного импульсного стабилизатора напряжения, BbttloJII енная при числе ,ключевых преобразовател:ьных ячеек

n=4 с двумя DLC-фильтрами.

Стабилизатор содержит вспомогательный преобразователь I напряжения со схемой 2 запуска, выход источника вспомогательного напряжения соединен с предусилителями 3-6 и блоком 7 управления, содержащим формирователь S пилообразного напряжения, входом соединенный с синхронизирующим выходом преобразователя 1, а выходом - с .узлом 9 опорного напряжения, первый выход которого соединен с блоком 10 сравнения, широтно-импульсный модуля" тор 11, первый вход которого подключен к блоку 10 сравнения, второй к второму выходу узла 9 опорного напряжения, а выход соединен с входом регистра 12 сдвига и первыми объединенными входами блока l3 совпадения, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами регистра 12 сдвига.

Регистр 12 сдвига и блок IЗ совпадения формируют широтно-импульсные сигналы, длительность которых равна периоду ШИМ 11 с фазовым сдвигом во времени, обеспечивая поочередное включение транзисторных ключей 14-17 без перекрытия фаз. Вспомогательный преобразователь 1 напряжения совмещает функции источника вспомогательного напряжения и генератора синхроимпульсов. Дополнительное упрощение стабилизатора и повышение его надежности достигается за счет уменьшения количества DLC-фильтров. Возможно использование одного общего ЩСфильтра. 1 ил.

Выходы блока 13 совпадения соединены с соответствующими управляющими входами входящих в состав ключевых преобразователей ячеек, предусилителей 3 — 6, выходы которых связаны с входами блоков 14-17 транзисторных ключей. Стабилизатор содержит также фильтрующий узел, состоящий из рекуперационных диодов 18 и 19 и линейных дросселей 20 и 21, соединенных с выходным конденсатором 22. Фильтрующий узел может быть выполнен в виде одного или нескольких фильтров, входами подключенных к объединенным силовым выводам транзисторных ключей 14-17.

Стабилизатор работает следующим

1 образом.

При подаче входного напряжения U „ узел запуска 2 запускает вспомогательный преобразователь 1 и в дальнейшем участие в работе не принимает, так как время заряда его времязадающей цепи выбрано гораздо больше времени переключения преобразователя, а через диод в момент открытия ключа преобразователя в процессе его работы происходит разряд частично заряженной емкости схемы 2 запуска. После появления вспомогательного напряжения на предусилителях 3-6 и узлах блока

7 управления происходит включение транзисторных ключей 14 — 17 и на выходном конденсаторе 22 появляется выходное напряжение Ultt,>„, которое поступает

1390605 на вход блока 10 сравнения, где оно сравнивается с напряжением, поступающим с первого выхода узла 9 опорного напряжения и усиленный сигнал рассоЭ

5 гласования поступает на один из входов широтно-импульсного модулятора 11.

Одновременно с появлением вспомогательного напряжения на другом выходе преобразователя 1 появляется перемен- 10 ное прямоугольное напряжение синхронизации, поступающее на формирователь 8 пилообразного напряжения.

Полученное пилообразное напряжение с удвоенной частотой преобразователя поступает на вход узла 9 опорного напряжения, с второго выхода которого разность опорного и пилообразного напряжений поступает на другой вход широтно-импульс- 20 ного модулятора 11, что обеспечивает жесткую синхронизацию работы многофазного импульсного стабилизатора. В результате этого дискретный отбор энергии предусилителями 3-6 осуществляется от вспомогательного источника питания строго в полупериоды преобразования. Причем длительность дискреты всегда меньше полупериода преобразования. Этим практически исключены динамические потери транзисторов вспомогательного преобразователя при относительно малой емкости конденсатора фильтра вспомогательного источника питания, Широтно-модулированные импульсы с выхода модулятора 11 поступают на вход регистра 12 сдвига и одновременно на первые объединенные входы блока

13 совпадения, На выходах регистра 12 формируются импульсы, длительность

40 которых равна периоду Т широтно-импульсного модулятора, сдвинутые один относительно другого на величину, равную Т/и, и поступают на вторые входы блока 13 совпадения. Широтно45 модулированные сигналы с фазовым сдвигом во времени с выходов блока 13 совпадения поступают на входы предусилителей 3-6, выходы которых соединены с входами блоков 14-17 транзисторных ключей. Транзисторные irma

14-17 включаются поочередно, причем каждый последующий транзисторный ключ включается после предыдущего— режим работы без перекрытия фаз.

Рассмотрение процессов, происходящих в ключевых пребразовательных ячейках, начнем с момента времени, когда на входе предусилителя 3 устанавлива-. ется уровень логической "1", а на входах предусилителей 4-6 уровень "0".

Блок 14 транзисторных ключей открывается и ток источника протекает по

l l 1l цепи + источника — коллектор †. эмиттер транзисторных ключей — линейный дроссель 20 — нагрузка — "-" источника. Через период времени Т/и после закрытия блока 14 открывается транзисторный блок 15 и ток источника протекает в нагрузку аналогичным образом через линейный дроссель 21 ° Через очередной промежуток времени Т/п открывается блок 16 и ток протекает через линейный дроссель 20. После выключения блоков 17 весь цикл работы повторяется.

По сравнению с известными устройствами при сохранении прежнего коэффициента заполнения импульсов напряжения блоков транзисторных ключей коэффициент заполнения импульсов тока линейных дросселей значительно повысился и может достигать значения К э 0,5, что позволяет понизить входное питающее напряжение, тем самым расширяется диапазон возможных значений входного напряжения U>„°

При необходимости возможно использование одного общего линейного дросселя с рекуперационным диодом. Такое функциональное построение наряду с дальнейшим повышением коэффициента заполнения импульсов тока элементов

И.С-фильтра значительно повышает надежность устройства, так как выход as строя одного или нескольких блоков транзисторных ключей из общего n-ro количества преобразовательных ячеек не приводит к нарушению работоспособности стабилизатора в целом и не требует наличия в устройстве дополнительных резервных ячеек.

Таким образом, эффект от использования предлагаемого многофазного импульсного стабилизатора оценивается значительным упрощением устройства, повышением его надежности и КПД.

Это достигается за счет того, что в предлагаемом стабилизаторе используется всего один вспомогательный преобразователь напряжения, совмещающий в себе функции источника вспомогательного напряжения и генератора синхронизирующих импульсов, причем вспомогательный источник работает с облегченной коммутацией, а потребле1390605

Формула и з обретения

Составитель А.Волкова

Редактор Е.Папп Техред И.Верес Корректор Л, Латай

Заказ 1767/46 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, ч ние энергии предусилителями нроисходит поочередно через интервал времени Т/и и время потреб. пения всегда меньше этого интервала.

Предлагаемое функциональное построение, существенно упрощающее устройство, приводит и к значительному увеличению КПД, так как в известных устройствах при наличии и+1

Вспомогательных источников имеют место значительные потери мощности.

Дополнительное упрощение устройства и повышение его эксплуатационной надежности достигается за счет умень- 15 щения количества DLC-фильтров, причем эффект усиливается при увеличении числа фаз стабилизатора.

Многофазный импульсный стабилизатор напряжения, содержащий силовую часть, выполненную из N ключевых преобразовательных ячеек, каждая из которых состоит из транзисторного ключа и предусилителя, причем первые силовые выводы транзисторных ключей всех ячеек объединены и подключены к входному выводу, фильтрующий узел, входы которого соединены с вторыми силовыми выводами транзисторных ключей ключевых преобразовательных ячеек, а выход — с выходными выводами, блок управления, состоящий из блока сравнения, широтно-импульсного модулятора, узла опорньго напряжения и формирователя пилообразного напряжения, причем первый вход блока сравнения подключен к выходным выводам, второй вход — к первому выходу узла опорного напряжения, а выход— к первому входу широтного-импульсного модулятора, регистр сдвига и блок совпадения, первые объединенные входы которого подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, вторые входы — к соответствующим выходам регистра сдвига, а выходы — к управляющим входам соответствующих ключевых преобразовательных ячеек, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения стабилизатора, повышения его надежности и КПД, в него введены вспомогательный преобразователь напряжения со схемой запуска, основной выход которого подключен к первому входу узла опорного напряжения и к выводам питания предусилителей ключевых преобразовательных ячеек, а его синхронизирующий выход — к входу формирователя пилообразного напряжения, выход которого соединен с вторым входом узла опорного напряжения, второй выход которого подключен к второму входу широтно-импульсного модулятора, выходом соединенного с входом регистра сдвига, кроме того, фильтрующий узел выполнен в виде одного или нескольких фильтров, которые подключены входами соответственно к объединенным вторым силовым выводам транзисторных ключей всех преобразовательных ячеек или к объединенным по меньшей мере двум вторым силовым выводам транзисторных ключей любых преобразовательных ячеек.