Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Блок 8 управления в зависимости от заданного режима работы формирует различные последовательности управляющих импульсов, обеспечивающих переключение ключевых элементов 1, 3, 4, 5, 6. Возможны три режима работы. В первом режиме ключевые элементы 1 и 3 переключаются в противофазе, ключевые элементы 4 и 6 разомкнуты, а 5 - замкнут. На выходе формируется напр. ниже входного. Во втором режиме работы коммутируют ключевые элементы 4 и 5. Ключевой элемент 1 постоянно включен, а ключевые элементы 3, 6 постоянно выключены. В этом режиме выходное напряжение выше входного. В третьем режиме коммутируют ключевые элементы 1 и 6. Ключевые элементы 3 и 5 разомкнуты, а 4 - закмнут. В этом режиме выходное напряжение имеет полярность, противоположную входной. 3 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, Я0„„1553961

А1 (51)5 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4282635/24-07 (22) 01.06.87 (46) 30.03.90. Бюп. У 12 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) В.Я. Жуйков, В. E. Сучик, С.П. Денисюк и Ю.Н. Васильев (53) 621. 316. 722.1 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 485432, кл. С 05 F 1/56, 1975.

Авторское свидетельство СССР

11 452816, кл. С 05 F 1/56, 1974, (54) ИИПУЛЪСНЫИ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАЙРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Блок 8 управления в зависимости от заданного ре2 жима работы формирует различные по" следовательности управляющих импульсов, обеспечивающих переключение ключевых элементов 1,3,4,5,6 ° .Возможны три режима работы. В первом режиме ключевые элементы 1 и 3 переключаются в противофазе, ключевые элементы 4 и

6 разомкнуты, а 5 — замкнут. На выходе формируется напряжение ниже входного. Во втором режиме работы коммутируют ключевые элементы 4 и 5. Ключевой элемент 1 постоянно включен, а ключевые элементы 3,6 постоянно выключены. В этом режиме выходное напряГ жение выше входного. В третьем режи- i ме коммутируют ключевые элементы 1 и 6. Ключевые элементы 3 и 5 разом- Е кнуты, а 4 — замкнут. В этом режиме выходное напряжение имеет полярность, противоположную входной. 3 ил ., 1 табл.

1553961

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в различных устройствах вторичного электропитания при необходимости получе5 ния постоянного напряжения с изменяющейся полярностью, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 приведена принципиальь1ая схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения", на фиг. 2— схема блока управления; на фиг. 3 схема блока регуляторов, задающих режим работы устройства. l5

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит первый ключевой элемент 1, включенный между выходным выводом и первым выводом дросселя 2, подключенным через второй Ключевой элемент 3 к общей шине. Второй вывод дросселя 2 подключен к пер" вым выводам третьего 4 и четвертого 5 коммутирующих ключей. Второй вывод третьего коммутирующего ключа 4 соединен с общей шиной, а второй вывод четвертого коммутирующего ключа 5— с выходным выводом. Пятый ключевой элемент 6 включен между первым выводом дросселя 2 и выходным выводом.

Конденсатор ? подключен между выход—

Ным выводом и общей шиной.

Блок 8 управления входами 9 и 10 подСоединен к соответственно общей шине и выходному выводу „а выходами 11--15 — к

Соответствующим управляющим выводам ключевых элементов 1,3,4,5 и б.

Блок 8 управления импульсным стабилизатором постоянного напряжения (фиг. 2) содержит дешифратор выбора 40 режима работы,, содержащий два элемента НЕ 16 и 17, элементы И 18,19 и 20, элементы ИЛИ 21, 22 и ?3 и RS-триггеры 24,25 и 26. Причем первый вход дешифратора подсоединен к первым ахо- 45 дам элементов И 18 и 19 и входу элемента НЕ 17. Второй вход дешифратора подключен к первому входу элемента

И 20, второму входу элемента И 18 и входу элемента НЕ 16. К вторым входам 50 элементов И 19 и 20 подключены выходы элементов НЕ 16 и 17. Выходы элементов И 18, 19 и 20 подсоединены к S-входам RS-триггеров 26, 24 и 25, R-входы этих триггеров соединены через соответствующие элементы ИЛИ 23, 21 и 22 с выходами ячеек И 19,20.и 18, Выходы триггеров 26,24 и 25 управляют аналоговыми ключами 27„, 27 и 28.

Генератор 29 пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора

30, выход компаратора 30 соединен с входом элемента HE 31. Формирователь управляющих импульсов выполнен на элементах И 32-35, элементах ИЛИ 36 и

37 и элементе ИЛИ-НЕ 38. Выходы элементов ИЛИ 36 и 37, элементов И 33 и 34 и элемента ИЛИ-НЕ 38 подсоединены к выходам блока 8 управления.

Входы элементов И 32-35, а также элементов ИЛИ 36 и 37 и ИЛИ-НЕ 38 соединены с соответствующими выходами триггеров 26, 24 и 25 дешифратора и выходами компаратора 30 и элемента

НЕ 31, Блок 39 регуляторов соединен с управляющими входами дешифратора и входами регулируемых источников постоянного напряжения.

Блок 39 регуляторов (фиг. 3) включает в себя кнопки 40, 4 1 и 42 выбора режима работы, источник 43 постоянного напряжения и дешифратор 44. Выходы 45, 46 и 47 дешифратора соединены с управляющими входами источников

48, 49 и 50 опорного напряжения, включенных соответственно между общей: шиной и входами аналоговых ключей

27, 27 и 28, выходы которых подключены к второму входу компаратора 30.

Выходы 51 и 52 блока 39 регуляторов соединены с входом дешифратора выбора режима.

Имлульсный стабилизатор постоянного напряжения позволяет на выходе стабилизировать напряжение, которое по абсолютной величине может быть как выше, так и ниже входного напряжения.

Импульсный стабилизатор работает следующим образом.

Если выходное стабилизированное напряжение должно быть выше входного, то регулирующие элементы 3 и 6 остаются закрытыми „регулирующий элемент

1 — открытым, а регулирующие элементы

4 и 5 начинают в противофазе коммутироваться от общего узла 8 управления, поддерживая величину выходного напряжения на заданном постоянном уровне (режим I) .

Если выходное стабилизированное напряжение должно быть ниже входного, то для этого регулирующие элементы

4 и б остаются закрытыми, регулирующий элемент 5 — открытым, а регулирующие элементы 1 и 3 начинают в противофазе коммутироваться от общего узла 8 управления, поддерживая вели5 15539 чину выходного напряжения на заданном постоянном уровне (режим II) .

При реверсировании полярности вы-. ходного напряжения регулирующие эле5 менты 3 и 5 остаются закрытыми, регулируюший элемент 4 — открытым, а регулирующие элементы 1,6 в противофазе коммутируются от общего узла 8 управления, поддерживая выходное напряжение, которое по абсолютной величине может быть как выше, так R ниже входного, на постоянном уровне с противоположной полярностью. Это достигается тем, что ток дросселя 2 протекает через конденсатор в направлении, противоположном тому, что было в двух выше описанчых случаях, а заданный уровень выходного напряжения поддерживается с помощью противофазной ком- 20 мутации регулирующих элементов 1 и 6 от блока Я управления (режим III) .

Выполнение предлагаемым стабилизатором рассмотренных выше функций обеспечивается тем, что при работе в I-III режимах он может быть представлен как нереверсивный широтно-импульсный преобразователь (ШИП) постоянного напряжения с параллельным включением запираемого вентиля по отношению к нагрузке (режим Х); нереверсивный

ШИП постоянного напряжения с последовательным ключевым элементом (режим II), нереверсивный ШИП с последоI вательным включением запираемого вентиля и параллельным включением дросселя по отношению к нагрузке (режим III) .

Для стабилизации выходного напряже. ния блок 8 управления должен осущест- 40 влять широтно-импульсную модуляцию сигналов, поступающих на управляющие выводы регулирующих элементов 1,3,4, 5 и б, что возможно ри вертикальном методе управления формированием уп- 45 равляющих импульсов. Для выполнения узлом 8 изложенных выше функций в нем должно быть предусмотрено: возможность выбора одного из режимов заявляемого стабилизатора (задается опера-5О тором или сигналом из датчиков, которые определяют выбор I; II или Ш режимов работы), обеспечение требуемого значения стабилизиров нного выходного напряжения, которое наиболее просто задать источником опорного напряжения.

Принцип работы блока 8 управления заключается в следующем.

После включения стибилизатора с блока 39 регуляторов подается параллельный управляющий код на входы элементов И 18-20 и НЕ 16-17 для выбора одного из режимов работы схемы (код

10 соответствует режиму I код 01 режиму II, код 11 — режиму III) . Причем код с блока 39 регуляторов подается одноразово, при выборе режима.

Сигнал с блока 39 регуляторов, поступая на входы элементов И 18-20 непоср едственно либо через элементы

НЕ 16 и 17, на одном из выходов формирует импульс, соответствующий началу одного из ревкомов схем (наличие сигнале на выходе элементов 18, 19 и 20 указывает, что стабилизатор чачинает работать соответственно в

III, II или I режимах). Этот сигнал поступает на один из S-входов триггеров 26, 24 и 25, а также через схемы

ИЛИ 23, 21 и 22 íà R-входы триггеров

26, 24 и 25, что позволяет на выходе одного из них формировать сигнал, со" ответствующий заданному режиму работы схемы.

Сигнал с выходов триггеров 26, 24 и 25 поступает на управляющие выводы аналоговых ключей, 27, 27, и 28, которые при подаче сигнала на. управляющие выводы открываются и подключают один из источников 48, 49 и 50 опорного напряжения к первому входу компаратора 30, на второй вход которого подается сигнал из г енератора 29 пилообразного напряжения.

Так как последний является генератором с изменяющейся крутизной выходного сигнала, которая изменяется в зависимости от значения напряжения, поступающего с выхода импульсного стабилизатора напряжения, то элементы

27>, 27. и 28 и элемент НЕ 31 позволяют для I, II u III режимов работы стабилизатора реализовать широтноимпульсную модуляцию сигнала. Элемечты И 32-35, ИЛИ 36 и 37, ИЛИ-НЕ 38 позвсляют подать на управляющие выводы регулирующих элементов 1,3,4,5 и б широтно-модулированный сигнал с выхода комнаратора 30 и элемента

НЕ 31, либо сигнал, определяющий открытое или закрытое состояние данных регулирующих элементов на протяжении каждого режима стабилизатора.

В процессе работы стабилизатора предусмотрена регулировка напряжения на его выходе путем регулирования

1553961

Сигналы на входе узла управления

Режим работы стабилизатора

Сигналы на выходе блока управления

1 1 13 12 1 5 14

Usf = 1, — О, U

U„=0

USz =

Б, =0

v3, о "ч

v,„, 0 v„,; ;О 1

0 1)„0

II

III где и и ц — управляющие сигналы,, коммутирующие вентили в противофазе.

JJ 1 напряжений опорных источников 48, 49 и 50. Если предположить, что код на выходе блока 39 регуляторов сохраняет5 ся на протяжении всего режима работы схемы, то структура блока 8 управле ния упростится. Сигнал, соответствующий I, II или III режиму работы, в данном случае будет формироваться,- 10

Сигналы вырабатываются: в результате сравнения на входе компаратора 30 25 напряжения опорного источника, соответствующего выбранному режиму работы, и сигнала генератора 29 пилообразного напряжения, крутизна которого изменяется в зависимости от выход- 30 його напряжения стабилизатора, и снимаются с выхода компаратора 30 и элемента HE 31.

U = U+ = 1 соответствует наличию сигнала на соответствующем выходе.

U< U < =0 соответствует отсутствию сигнала на соответствующем выходе, Формула и з обр ет ения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий первый

Г ключевой элемент, подключенный одним выводом к входному выводу, а другим . выводом подключенный к первому выводу дросселя и первому выводу второго ключевого элемента, второй вывод которого подсоединен к общей шине, второй вывод дросселя подключен к первым выводам третьего и четвертого ключевых элементов, второй вывод третьего кнючевого элемента соединен с общей на выходах элементов И 18 — 20, т.е. в блоке 8 управления отсутствуют эле-; менты ИЛИ 23,21 и 22 и триггеры 26, 24 и 25.

Связь напряжений на выходах 51 и

52 блока 39 регуляторов для различных режимов работы с выходными напряжениями блока управления может быть отображена таблицей. шиной, а второй вывод четвертого ключевого элемента соединен с выходным выводом, между которым и общей шиной включен конденсатор, блок управления, входы которого подключены к выходному выводу и общей шине, причем первый и третий ключевые элементы выполнены управляемыми и их выводы управления подсоединены к первому и второму выходам блока управления, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен пятый ключевой элемент, второй и четвертый ключевые элементы выполнены управляемыми, а блок управления снабжен третьим, четвертым и пятым выходами, пятый ключевой элемент включен между первым выводом дросселя и выходным выводом, а третий, четвертый и пятый выходы блока управления подключены соответственно к управляющим выводам второго, четвертого и пятого ключевых элементов, причем блок управления реализует три режима работы, для которых зависимость напряжений на выходах блока управления от режима работы выражена таблицей истинности, указанной в описании.

1553961 ась

Составитель Ю.Опадчий

Техред А.Кравчук Корректор Т.Палий

Редактор Л.Веселовская

Заказ 456

Тираж 652

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101