Ключевой стабилизатор постоянного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистически к

Республик

<1,789983 (63) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено16.10.78 (2I) 2674119/24-07 (51)М. Кл .

С1 05 F 1/58 с присоединением заявки РЙ

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 23,12.80. Бюллетень Ле 47

Дата опубликования описания 23.12.80 до делам иэооретеннй н открытий (53 ) УД К62 1.3 16..722. 1(088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Хандогин и В. И. Хандогин (7!) Заявитель (54) КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯHНОГО

НАПРЯ ЖЕНИЯ ячеек Р3

Данное устройство относится к преобразовательной технике, в частности ко вторичным источникам питания, и может быть использовано для стабилизации постоянно- го напряжения в различных радиотехнических устройствах.

Известны ключевые стабилизаторы, напряжения, содержащие автогенератор и преобразовательные ячейки, каждая из кото о рых состоит из последовательно соединенных усилителя мощности, трансформатора, выпрямителя, фильтра, причем входы одных усилителей мощности соединены со входом автогенератора, а других усилите!

5 лей мощности соединены со входом автогенератора через ключевые регуляторы, состоящие иэ последовательно соединенных ключевого элемента и фильтра, причем выходы преобразовательных .ячеек соедине-.2о ны последовательно,;а выходы автогенератора подключены к управляющим входам усилителей мощности преобразовательных

Однако из-эа фазности управления ycu i лителями мощности преобразовательных ячеек возникают значительные пульсации на входе и выходе устройства, а при изменении входного напряжени КПД уменьлается и увеличиваются пульсации.

Наиболее близким к предлагаемому является ключевой стабилизатор напряжения, содержащий автогенератор и преобразовательные ячейки, каждая из которых состоит нз последовательно соединенных усилителей мощности, трансформатора, выпрямителя, фильтра, причем входы одних усилителей мощности соединены со входом автогенератора, и шинами питания, а других усилителей мощности соединены со входом автогенератора через ключевые регуляторы, состоящие иэ последовательно соединенных ключевого элем энта и фильтра, причем выходы преобразовательных ячеек соединены последовательно а выходы автогенератора подключены к управляющим входам усилителей мощности преобразовательных ячеек $23.

78 9983 4 ны последовательно, выход автогенератора о- 1 соединены с управляющим входом перворя- го усилителя 6 мо цности преобразовательной ячейки 2, а обмотка расположенная на

5 каждом трансформаторе преобразовательной ячейки 2, 3, 4 подсоединена к управпяюшему входу усилителя 6 мощности пот- следующей преобразовательной ячейки, два ра параллельно соединенных ключа 13 и 14 о- и включены между управляющим входом ключевого элемента 11 ключевого регулятора 10 и шиной питания, а два транзистора 15 и 16 включены параллельно управляющим входам ключей 13 и 14, причем у управляющие входы последних соединены с выходом генератора 17 импупьсов (наРе" пример мультивибратора), а транзисторов

1 5 и 16 — с выходом преобразователя Т8 напряжения в код, вход которого со входом генератора 17 импульсов подключен ко входу.

Устройство работает следующим образом.

При подключении ключевого стабилизатора напряжения к постоянному напряжению автогенератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы, открываюшие и закрывающие ключи усилителя 6 мощности пре» и образовательной ячейки 2. Из-за неидеальности фронтов выходного напряжения и ю- инерционности диодов выпрямителя, пупьсаво" ции выходного напряжения на выходе фильтра имеют .вид, показанный на фиг. 2(Qi).

«ы Управпяюшее напряжение на вход усилите-

neo- ля 6 мощности преобразовательной ячейки

3 поступает с задержкой относительно управпяющего напряжения автогенератора 1 а" на вепичину

Недостатками известного ключевого стабилизатора напряжения являются выс кие пульсации выходного и входного нап жения и низкий KHll.

Пель изобретения — снижение пульсаций выходного и входного напряжения и повышение КПД.

Пель достигается тем, что в устройс во состоящее из автогегератора и преоб

Ф зовательных ячеек, каждая из которых с с тои т из последов а тельно соединенных усилителя мощности трансформатора, вы прямителя, фильтра, причем входы одних усилитепей мошкости соединены со вход автогенератора, и шинами питания, а др хих усилителей мощности соединены со входом автогекератора через кпючевые гулятогы, состоящие из последовательно соединенных ключевого элемента и филь ра, причем выходы преобразовательных ячеек соединены последовательно, введе ключи, транзисторы, генераторы импуль сов, преобразователь напряжения в код, обмотка, выход автогенератора соединен с управпяюшим входом первого усилителя мошности, а обмотка, расположенная на каждом трансформаторе преобразователь ячейки, кроме последнего„подсоединена управляющему входу усилителя мошност последующей преобразовательной ячейки два параллельно соединенных ключа вкл чены между управляющим входом ключе

ro элемента ключевого регулятора и ши ной питания, а два транзистора включе» паралеипьно управпяюшим входам двух к чей, причем управляющие входы ключей соединены с выходом генератора нмпуль сов, а транзисторов — с выходом преобр зователя напряжения в код, вход которого и вход генератора импульсов соединены с шинами питания.

На фиг. 1 представлена схема ключевого стабилизатора напряжения; на фиг. 2пульсации выходного напряжения.

Предлагаемое устройство состоит из

Ц автогенератора 1 и преобразовательных ячеек 2, 3, 4, 5, каждая из которых содержит последовательно соединенные усилитель 6 мощности, трансформатор 7, выпрямитель 8, фильтр 9, причем входы уси О литепя 6 мощности преобразовательных ячеек 2, 3, 4 соединены со входом автогенератора 1, а усилителя 6 мощности преобразовательной ячейки 5 соединены со входом автогенератора 1 через ключевой регулятор 10, состоящий из последовц тельно соединенных ключевого элемента

11 и фильтра 12, причем выходы преобразовательных ячеек 2, 3, 4, 5 соединесЪ ( д -ГР ) где Ьу — время задержки сигнала при прохождении через усилитель

6 мощности преобразовательной ячейки; фМ вЂ” время задержки сигнала при прохождении через трансформатор 7 преобразовательной ячейки. ,В результате этого:провалы выходног( напряжения (пульсации) на выходе фильтра 9 преобразоватепькой ячейки сдвинуты

/М по оси времени на величину ь (фиг. 2 ) Таким образом, общее напряжение пуль

\ саций на выходе устройства равно по величине напряжению пульсаций на выходе одной преобразовательной ячейки (фиг.2 ц .

78 9! >83

Изобретение позво;«яет сократить вь«ходные емкости фильтров в Г«раз улучшить форму потреб>«яемсго ток:i, повысить

КПЛ, ключевого стабилизаторе, е также уменьшить вес и габариты всего устройства в цепом, «еобходимо, чтобы

Ключевой стабилизатор постоянного напряжения, содержащий автогенератор и греобрезовательные ячейки, каждая из хоторых состоит из последовательно соединен««ых усилителя мощности, трансформа-. тора, выпрямителя и фильтра, причем входь«одних усилителей мощности соединены со входом автогенератора и шинами питан««я, а других усилителей мощности соединены.со входом автогенератора через ключевые регуляторы, состоящие из последовательно соединенных ключевого алемента и фипьтра, причем выходы преобразовате«lbных ячеек соединены последовательHQ друг с другом, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения пульсаций выходного и входного напряжения и повышения КПЙ, а него введены ключи, транзисторы, генераторы импульсов, преобразователь напряже«п«я в код, обмотка, при атом выход автогенератора соединен с управпяющим входом первого усипитепя мощности, а обмотка, расположенная на каждом трансформаторе, кроме последнего, подсоединена к управпяющему входу усидителя мощности последующей преобразовательной ячейки, причем два параллельно

=оединенных ключа вкпючены между управ>«я«ощим входом ключевого элемента регулятора и шиной питания, а два транзистора включены параллельно управпяющим входам двух ключей, при этом управляющие входь«ключей соединены с выходом генератора импульсов, а транзисторов— с выходом преобразователя напряжений в код, вход которого и вход генератора импульсов соединены с шинами питания.

ЬЫХ «(При стабилизации выходного напряжения пульсации выходного напряжения не 45 изменяются. Ввиду того, что при переклю-: чении ключей усилителей 6 мощности преобразовательных ячеек возникает сквозной ток повышенной величины, а фазное управление только усиливает бросок тока, N то задержка управления усилителей 6 мощности на величину Ь позволяет значительно сократить пульсации входного напряжейия, Причем ахоп ПНК может быть подсоединен не только ко входу, ío и вы- 55 ходу устройства, а в количестве генератора 17 импульсов могут быть испопьзованы дополнительные выходы автогенерато«>а 1.

2. Моин В. С. Стабипизированные тран зисторные преобразоватепи. М., "Энергия, 1972, с. 277, рис, 8-12а.

Q>«««удовпетворенил равенства

r / noSuk i, де «. — период следования провалов напряжения на выходе фипьтра; по«->ш — общее копичество преобразова тепьных ячеек.

Стабилизация выходного напряжения происходит следующим образом, При низком входном напряжении ключевой элемент 11 ключевого регупятора 10 погностью открыт, так как ключи 13 и 14 управляются в противофазе от генератора

17 импульсов и представляют собой горст«5 кое замыкание, а транзисторы 15 и 16 закрыты сигналами, снимаемыми с выходов преобразователя 18 напрл>кения в код (обь«чный единичный коп). При повышении входного напряжения с выхода ПНК, нагри-=О мер, на управпяющий вход транзистора 15 поступает открыва«ощее напряжение и ключ

13 закрывается. Скважность работы кл«очевого элемента 11 ключевого регулятора

10 становится равной 0,5. На выходе ключевого регулятора 10 напряжение равно0,5 0> . При дапьнейшем росте входного напряжения закрывается кпюч 14 и на выходе ключевого регулятора 10 напряже««ие становится равным О.

Количество преобразоватепьных ячеек с ключевыми регуляторами выбирается из требуемого дискрета стабилизец««««, Если общее выходное напряжение равно 35 ь«Х="оЬш,. у,цХ.«>

;де > > «х«,«y, — выходное напряжение одной треобразоватепьной ячейки, то. точность поддерживания выходного напряжения бу- "-.«> дет равна

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ромаш Э. Транзисторные преобразователи в устройствах питания рад««оэлектронной аппаарутры. М., Энергия, 1975, с. 141.

789983

Составитель В. Круглова

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Табакович Корректор Ю. Макаренко

Заказ 9040/49 . Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4