Непрерывно-импульсный стабилизаторпостоянного напряжения

 

Соеэ Советскик

Соцмалмстическик.Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ И ЕЛЬСТВУ

jn500978 (6f ) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 280479 (2t) 2761468/24-07 с присоединением эаявкн Н9 (23) Прнорнтвт—

Опубликовано 300181. Бюллетень Й9 4

Дата опублнковаммя описания 300181 (5 ) М. Кл.

G 05 F 1/56

Гоеударственнмй комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытн1 (53) УДК 621. 316. .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л, A. Вятич и Е. П. Бочкова

// (71) Заявитель (54) НЕПРЕРЫВНО-ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение, относится к питающим устройствам, более конкретно к ста билиэаторам постоянного напряжения, предназначенным для использования в источниках питания, в частности в электронной микроскопии, а также в радиотехнике и технике связи.

Известен непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения, содержащий устройство непрерывного регулирования, датчик тока, схему сравнения, триггер, регулирующий. элемент, цепь разряда, состоящую из последовательно соединенных дросселя и диода, параллельно подключенную наг., рузке и имеющей обратную связь, введенную с выхода устройства непрерывного регулирования на схему сравнения. Стабилизатор обладает большим КПД за счет уменьшения мощности теплового рассеяния в устройстве непрерывного регулирования, что обусловлено введением обратной связи (1).

Однако реализовать в известном стабилизаторе достаточно высокий

КПД беэ значительного увеличения питающегс напряжения ro сравнению с напряжением на выходе стабилизатора невозможно, в связи с чем зат. рудняется его использование в источниках питания сверхвысоковольтных электронных микроскопов (СВЭМ).

Кроме того, при больших значениях V (напряжения на выходе) практически невозможно использовать в схеме стабилизатора стандартные элементы, например транзисторы, 10 рассчитанные на гораэдо меньшие напряжения, чем требуемая величина

V4 = 2V2 (V - напряжение на входе), недостаточно высокий КПД этого стабилизатора обусловлен также режимом работы регулирующего элемента стабилизатора, приводящим к большим тепловым потерям на нем, что вызывает перегрев регулирующего элемента, обычно выполненного стабилизатора.

20 Наиболее близким к предлагаемому является непрерывно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий блок непрерывного регулирования, включенный последовательно с датчиком тока между выводами для подключения питающего источника и нагрузки, узел сравнения, входом соединенный с датчиком тока, а выходом — со входом узла управления

30 импульсным регулирующим элементом, 800978 и цепь разряда, состоящую из последовательно соединенных дросселя и диода, подключенную между выводами для подсоединения нагрузки (2).

Известному стабилизатору присущи те же недостатки, что и указанному выше.

Цель изобретения-повышение кпД 1 надежности непрерывно-импульсного стабилизатора напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый непрерывиоимпульсный стабилизатор- напряжения дополнительно содержит и-"Цепей раз ряда, общая точка диода и дросселя каждой из которых, а также основной цепи разряда подключена к выходу импульсного регулирующего элемента через дополнительно введенный; диод, а число цепей и определяется соотношением

МтФ. р

И е 3

t (V„-V где 4> — время разряда дросселя (э - время заряда дросселя

V» — напряжение на входе непрерывно-импульсного стабилизатора; напряжение на нагрузке.

На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора.

Стабилизатор содержнт блок l,непрерывного регулирования, последовательно соединенный с датчиком 2 тока, вход которого соединен с одним из выводов З.для подключения нагрузь ки стабилиза=ора. Датчик 2 тока параллельно соедипен с узлом 4 сравнения, который последовательно соединен. с узлом управления s виде триггера 5, выход которого соединен с импульсным регулирующим элементом б (выполненным на транзисторе) ° выходу регулирующего элемента б че-. рез дополнительно введенные диоды 7 подключены цепи 8 разряда, каждая из которых состоит из последовательно соединенных дросселя 9 и диода 10. Цепи 8 разряда включены параллельно нагрузке 11; последовательно соединенной с другим выводом

3 для подключения питающего напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При подаче, напряжения на выво.-:. ды 3 непрерывно-импульсного стабилизатора начинает увеличиваться .. ток, протекающий через датчик 2 тока и блок 1 непрерывного регулирования. Падение напряжения на датчике 2 тока также увеличивается.

Напряжение с датчика 2 тока подается на узел 4 сравнения, где его величина сравнивается с эталонным напряжением (равным пороговому напряжению срабатывания триггера 5)у задаваемым в узле 4 сравнения.

При достижении на датчике 2 то-. ка величины напряжения, равной эталонной, срабатывает триггер 5, открывающий регулирующий элемент 6.

После открытия регулирующего эле мента 6 через дроссели .9 цепей 8 разряда и нагрузку 11 начинает протекать ток, пропускаеьый диодами 7, при этом дроссели 9 цепей 8 разряда заряжаются и увеличивается напряжение на нагрузке 11 непрерывно-им © пульсного стабилизатора.

Поскольку цепи 8 разряда подключены к регулирующему элементу 6 последовательно, зарядке дросселей

9 происходит одновременно и время

11 зарядки невелико. В этот период . диоды 10 не пропускают ток на нагрузку 11 от регулирующего элемента

6. Увеличение напряжения на нагрузке ll приводит к уменьшению тока, 20 протекающего через блок 1 непрерывного регулирования и датчик 2 тока, вследствие чего напряжение на датчике 2 уменьшается. В момент, когда напряжение на датчике 2 тока

25 упадет до величины, равной эталонной, соответствующей. пороговому .напряжению, срабатывает триггер 5, который закрывает регулирующий элемент б. При запирании регулируюЗф щего элемента 6 происходит разряд дросселей 9 цепей 8. разряда на нагрузку ll, Поскольку диоды 7 включены таким образом, что пропускают

;ток в этот период только через нагрузку 11, а цепи 8 разряда соединены между собой параллельно,. дроссели 9 разряжаются каждый отдельно только через нагрузку ll ° В связи с тем, что последовательно разряжается каждый дроссель 9 и-цепей

4О. через нагрузку 11, время разряда дросселей 9, т.е. время закрытого состояния регулирующего элемента б, намного превышает время их зат-. раты, соответствующего времени от45 крытого состояния регулирующего элемента 6, Так как время разряда tp и заряда 1 дросселей 9 прямо пропорционально постоянным времени заряда и

$Q разряда >, р, то с увеличением и-цепей разряда постоянная времени заряда q уменьшается, а времени разряда tp увеличивается, т.е.

1 Ь

П р л

Поскольку также — ж — П т (2) ть Э

Ьр "у К 2 где V» - напряжение íà входе ста60 билизатора;

Vg- напряжение на нагрузке (на выходе стабилизатора), то tg, (3)

tp л7К:Ю"

S а число цепей П будет определятьсясоотношением 800978

1 в источнике питания электронно-оптической системы электронных микроскопов, которые отличаются сравни- тельно большой потребляемой мощностью (десятки кВт) и высоким выходным напряжением.

Напряжение на входе V н выходе

V для каждого стабилизатора заданные величины и их изменение может привести к потере работоспособности илк надежности источник&а Поэтомую как следует из соотношения (3) . 1Ф уменьшение величиныЦ1Р,обуелевли-. вающей время открытого к закрытого состояния регулирующего элемента 6, выполненного на транзисторе, зависит от числа цепей и к может быть изменено без изиенения величины входного напряжения.

Уменьшение времени открытого состояния регулирующего элемента ((,9) к увеличение времени его .закрытого cîàтояния (tp) а также уменьшение час« тОты срабатывания регулирующего элемента за счет увеличения времени разряда дросселей 4 р, т.е. сокращение общего времени рабочего (открытого) состояния регулирующего элемента приводит к значительному . снижению потребляемой стабилизатором мощности, а, следователъно, к . повышению его КПД, так как средний ток, протекающий через регулирую- ЗЕ щий элемент (т.е. полезная мощность стабилизатора) при этом не меняется.

Таким образом, изменяя количество цепей разряда можно добиться повышения КПД стабилизатора без измене- И ния (повышения) входного напряжения.

Кроме того, сокращение чистого времени рабочего (открытого) состояния регулирующего элемента, который 4() обычно выполнен на транзисторе,, позволяет уменьшить тепловые потери на нем, исключить его перегрев, повысив надежность. стабилизатора.

Высокий КЛЛ и эксплуатационная надежность предлагаемого непрерывно-импульсного стабилизатора, достигаемые без пбЬышенкя входного напряжения, позволяют испольэовать его .

Формула изобретения

Непрерывно-импульсный стабнлиэагор постоянного напряжения, содержа. щий блок непрерывного регулированиХ включенный последовательно с датчи» ком тока между выводами для подключения питающего источника и нагрузки, узел сравнения, входом соединенный с датчиком тока, а выходом ,со входом узла управления импульсным регулирующим элементом, и цепь разряда, состоящую из последовательно соединенных дросселя к диода, подключенную между выводами для подсоедииения кагруэкы, о тк и ч а в шийся тем, что, с

) елью повышения КПЦ к надежности стабилизатора, он снабжен И дополкителънымк цепями разряда, общая точка дкода и дросселя каждой из которых, а также основной цели раз-. ряда подключена к выходу импульсного регулирующего элемента через соответствующий введейный диод, буричем число цепей и определено соотнсааеиием

U tp

3 з где %p - время разряда дросселя вреь|я заряда дрссселя ц — напряжение на входе непре4 рывно-импульсного стабилизатора

Ц - напряжение на нагрузке.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В. 308424, кл. Г 05 F 1/56, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР в 254584, кл. и 05 F .1/56, 1968.

800978

Составитель В.Круглова

Техред М. Голинка Корректор В;Синицкая

Редактор М.Ткач

Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10428/64

Фиг.иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4