Импульсный регулятор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках питания постоянного тока. Цель изобретения - снижение пульсаций выходного напряжения и обеспечение постоянства его среднего значения в режиме холостого хода. Импульсный регулятор включает регулирующий транзистор 1, включенный между входным и через LC- фильтр общим выводами, а также второй фильтр, состоящий из дросселя 6, зашунтированного возвратным диодом 8, и конденсатора 7. Выход первого фильтра соединен с входом второго фильтра через коммутирующий транзистор 5. При этом второй фильтр выполняет функции запоминания среднего значения напряжения на нагрузке и его поддержания в режиме холостого хода, а также осуществляет дополнительное сглаживание пульсаций выходного напряжения. Коммутирующий транзистор помимо соединения и разъединения двух фильтров выполняет также функцию дополнительного релейного стабилизатора уже стабилизированного широтно-импульсным способом напряжения. Таким образом обеспечивается независимость выходного напряжения от сброса и наброса нагрузки от изменений напряжения источника питания и параметров нагрузки , 2 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 02 М 3/135

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704949/07 (22) 25.04.89 (46) 15.05.91. Бюл. М 18 (71) Азербайджанский политехнический институт им,Чингиза Ильдрыма (72) А.-M.À.— M.Àáäóëëàåâ и P.Ô.Àõóíäîâ (53) 621.314.1 (088.8) (56) Руденко В.С. и др. Преобразовательная техника, Киев, 1978, с.177.

Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи, М.; Энергоатомиздат, 1986, е.13, рис.1,4а. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть. использовано в источниках питания постоянного тока.

Цель изобретения — снижение пульсаций выходного напряжения и обеспечение постоянства его среднего значения в режиме холостого хода. И мпул ьс н ый регулятор включает регулирующий транзистор 1, Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в бортовых источниках питания и электроприводах постоянного тока, Цель изобретения — снижение пульсаций выходного напряжения и обеспечение постоянства его среднего значения в режи- ме холостого хода.

На фиг.1 показана схема импульсного регулятора постоянного напряжения; на фиг.2-диаграммы напряжений в регуляторе и алгоритм переключений транзисторов.

Импульсный регулятор напряжения со.держит регулирующий транзистор 1, кол„„Я „„1649625 А1 включенный между входным и через LCфильтр общим выводами, а также. второй фильтр, состоящий из дросселя 6, эашунтированного возвратным диодом 8, и конденсатора 7. Выход первого фильтра соединен с входом второго фильтра через коммутирующий транзистор 5. При этом второй фильтр выполняет функции запоминания среднего значения напряжения на нагрузке и его поддержания в режиме холостого хода, а также осуществляет дополнительное сглаживание пульсаций выходного напряжения. Коммутирующий транзистор помимо соединения и разъединения двух фильтров выполняет также функцию дополнительного релейного стабилизатора уже стабилизированного широтно-импульсным способом напряжения, Таким образом обеспечивается независимость .выходного напряжения от сброса и наброса нагрузки от изменений напряжения источника питания и параметров нагрузки, 2 ил. лектором подключенный к входному выводу для подключения положительного полюса источника питания, эмиттер которого связан с первым индуктивно-емкостным фильтром. состоящим иэ дросселя 2 и конденсатора 3. Змиттер транзистора 1 и общий вывод для подключения отрицательного полюса источника питания и нагрузки связаны через возвратный диод 4 в непроводящем направлении. Положительная обкладка конденсатора 3 соединена с отрицательной через последовательно соединенные коммутирующий транзистор 5, дроссель 6 и конденсатор 7 второго индуктивно-емкостного

1649625

55 фильтра. Дроссель 6 шунтирован возвратным диодом 8. Положительная обкладка конденсатора 7 связана с входом следящего устройства 9, выход которого соединен с базой транзистора 5, Вход и выход устройства 9 образуются относительно общей точки "земля", связанной с отрицательным полюсом источника питания. Нагрузка 10 подключена к обкладкам конденсатора 7 второго фильтра.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: Us x> — напряжение на выходе регулирующего транзистора 1;

° Оил — напряжение источника питания;

Ог;ась — среднее напряжение, выделяемое на конденсаторе Ез первого фильтра, состоящего иэ дросселя 2 и конденсатора 3 (фиг.1) под нагрузкой;

Ог-.зф — напряжение на конденсаторе первого фильтра;

UH — напряжение на нагрузке;

Оа;ть — напряжение на конденсаторе 7 второго фильтра, состоящего иэ дросселя 6 и конденсатора 7 (фиг.1), равное напряжению на нагрузке (U„);

Л От — всплеск напряжения на конденсаторе 7 при отпирании транзистора 5 (фиг.1), подводящего более высокое напряжение конденсатора 3 к конденсатору 7;

t> — длина импульсов напряжения на выходе транзистора 1.

Черные жирные линии означают отпертое состояние транзисторов а данный момент времени.

Принцип работы предложенного импульсного регулятора постоянного напряжения заключается в следующем.

Напряжение источника питания преобразуется в необходимое среднее напряжеl ние с помощью регулирующего транзистора

1, работающего в режиме широтно-импульсного регулятора и первого индуктивно-емкостного фильтра, состоящего иэ дросселя 2 и конденсатора 3; На фиг.2 это наглядно показано на диаграмме UeMx>. где из напряжения источника питания О л получается нужное среднее напряжение Uz;sap.

В установившемся режиме, когда нагрузка

10 подключена, коммутирующий транзистор 5 отперт и среднее напряжение первого фильтра через транзистор 5 и второй фильтр, состоящий из дросселя 6 и конденсатора 7, прикладывается к нагрузке. Напряжение на нагрузке поддерживается неизменным за счет регулирующего транзистора 1, который широтно-импульсным способом, т.е. изменением длин импульсов t< (фиг-.2, диаграммы Орцх1), регулирует (стабилизирует) напряжение на конденсаторе 3

35 под нагрузкой и обеспечивает ее постоянство при возможных отклонениях напряжения источника питания или параметров нагрузки. Это обеспечивается благодаря системе управления, следящей эа напряжениями источника питания и нагрузки и вносящей соответствующие изменения а сигналы управления транзистором 1.

Таким образом, величина t< может меняться в пределах периода импульсного напряжения, регулируя (стабилизируя) среднее значение напряжения на нагрузке, а частота переключений транзистора 1 — высокая и неизменная. Возвратный диод 4 предназначен для замыкания реактивного тока дросселя 2 при запирании транзистора

1. При,этом конденсатор 3 подзаряжается током дросселя. В режиме холостого хода, когда нагрузка отключена, начинается рост напряжения на конденсаторах 3 и 7 фильтров. Для предотвращения этого явления в импульсном регуляторе предусмотрено устройство 9, следящее за уровнем напряжения на конденсаторе 7. Когда оно начнет увеличиваться и станет равным некотооому эталонному пороговому .напряжению, которое устанавливается и может изменяться е устройстве 9, устройство 9 запирает коммутирующий транзистор 5. разьединяя первый и второй фильтры, Таким образом, на конденсаторе 7 фиксируется среднее напряжение, которое действовало на нагрузке

10 до ее отключения, Реактивный ток: дросселя 6 при этом замыкается через возвратный диод 8, не вызывая никаких изменений. напряжения на конденсаторе 7, а на конденсаторе 3 первого фильтра происходит рост напряжения.

При очередном подключении нагрузки ток конденсатора 7 замыкается через нагрузку, напряжение на нем начинает падать и когда становится ниже эталонного устройство 9 отпирает транзистор 5, соединяя первый и второй фильтры. Из алгоритма переключений видно, что отпертое состояние транзистора 5 (жирные черные линии) соответствует работе регулятора при подключенной нагрузке, На диаграмме Us x> показано (Ог;зср) среднее напряжение, выделяемое на конденсаторе 3 первого фильтра под нагрузкой. На диаграмме Он показано напряжение на нагрузке, равное напряжению на конденсаторе 7 второго фильтра (06;т р). Если транзистор 5 заперт, это соответствует отключению нагрузки. На диаграмме Овых1 виден рост напряжения U?; p на конденсаторе 3 первого фильтра. Несмотря на это, на выходе импульсного регулятора нанряжеwe остается неизменным и равным напряжению, действовавшему на нагрузке до ее

1649625 отключения. При набросе нагрузки 10, транзистор 5 вновь отпирается устройством 9, соединяя первый и второй фильтры. На диаграмме UH изображен всплеск напряжения

Л Uz на конденсаторе 7 второго фильтра, образующийся из-за подключения более высокого напряжения конденсатора 3. Но этот всплеск очень незначителен и подавляется дросселем 6 и емкостью конденсатора

7, которая значительно больше емкости конденсатора 3. После всплеска на нагрузке устанавливается необходимое прежнее напряжение, а на конденсаторе 3 первого фильтра напряжение вновь падает до уровня среднего значения под нагрузкой Ог;з р .

Таким образом, напряжение на выходе импульсного регулятора постоянного напряжения не зависит от сброса и наброса нагрузки, не зависит от изменений напряжения источника питания и параметров нагрузки и практически не имеет пульсаций.

Формула изобретения

Импульсный регулятор постоянного напряжения, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения, соответственно, источника постоянного напряжения и нагрузки, регулирующий транзистор, коллектором соединенный с входным выво5 дом, а эмиттером через последовательносоединенные дроссель и конденсатор первого фильтра с общим выводом, а также первый возвратный диод, анодом соединенный с общим выводом, а катодом — с эмиттером

10 регулирующего транзистора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения пульсаций выходного напряжения и обеспечения постоянства его среднего значения в режиме холостого хода, дополнительно введены

15 коммутирующий транзистор, второй возвратный диод и второй индуктивно-емкостный фильтр, причем общая точка соединения дросселя и конденсатора первого фильтра через последовательно соединенные

20 коммутирующий транзистор и дроссель вто-. рого фильтра подключена к выходному выводу, конденсатор второго фильтра включен между выходным и общим выводами, а второй возвратный диод включен параллельно

25 дросселю второго фильтра.

1649625 ,О

1 <> ssspaaaeaasaagsgg

I

Составитель Л,Устинкина

Редактор М.Васильева Техред М.Моргентал Корректор M.Шарощи

Заказ 1871 Тираж 396 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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