Регулируемый понижающий преобразователь постоянного напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 24. 07. 81 (21) 3324144/24-07 с присоединением заявки,%(23) Приоритет(5! )М. Кл.

Н 02 М 3/335

Гасударственный комитет

Опубликовано 07,01.83. Бюллетень № 1 ао делам иавбретенкй и открытий (53) УДК621.314. . 57 (088. 8) Дата опубликования описания 07 .0 1.83

В А Поля ков, И. Г . Гузовски и,, . А. М.-- <ащКаров

/:,, - .—:)

" - / (72) Авторы изобретения (71) Заявитель, 54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПОНИЖАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах электропитания для получения двух различного уровня разнополярных напряжений с общей точкой.

Известны преобразователи постоянного напряжения, содержащие две конден саторно-диодные цепоч ки, управля†емые зарядными и разрядными ключами L1).

Преобразователь позволяет получить то два разнополярных напряжения одного

1 уровня. Однако для питания интегральных схем необходимо стабилизированное напряжение с уровнем в 2-4 раза меньше, чем напряжение источника питания, например, аккумуляторной батареи,с инвертированием полярности источника питания.

Наиболее близким по технической

20 сущности к предлагаемому является регулируемый понижающий преобразователь, который содержит и параллельно подключенных к выходным выводам це2 почек, состоящих из последовательно соединенных разрядного диода, конденсатора и разрядного ключа; n -l зарядных диодов, соединяющих разнои ме нные вы воды конденсаторов смежных цепочек, зарядный ключ, соединяющий разрядный диод и конденсатор первой цепочки с входным выводом, а т акже у пр авляемые ре гули рующие элементы, которые включены параллельно р.азрядным диодам m последних цепочек, где отношение шД определяет глубину регулирования (2 ).

Недостатком преобразователя является неполное использование габаритной мощности конденсаторов в процессе регулирования . Так при уменьшении входного напряжения отключают m конденсаторов последних цепочек. Вместе с тем габаритная мощность оставшихся конденсаторов должна обеспечит ь заданную пул ьсацию выходного напряжения, следовательно, емкост ь этих оставшихся конденсаторов

987758

Э должна быть выбрана с соответствующим запасом, пропорциональным глубине регулирования rnh . Ограниченная глубина регулирования напряжения в/и является также недостатком изве« стного устройства.

Цель изобретения - улучшение массо-габаритных характеристик путем более полного использования установочной емкости конденсаторов и рвсширение диапазона регулирования вы. ходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содер» жащий и цепочек, каждая иэ которых состоит из последовательно соединенных разрядного ключа, конденсатора и разрядного диода, и -1 из которых соеди нены параллельно и подключены к выходным выводам, и -1 зарядных диода, включенных между разноименными выво-. дами конденсаторов смежных цепочек, а также, зарядный ключ, подключенный ме>кду конденсатором первой .цепочки и входным выводом, введен регулирующий транзистор, который включен между разрядным диодом последней и цепочки и выходным выводом,. при этом зарядный диод этой цепочки подключен непосредственно к общему выводу преобразователя. . 9

На фиг.1 приведена схема регулируемого понижающего преобразователя; на фиг.2 - вариант регулируемого преобразователя с инвертированием поляр35 ности и понижением входного напряжения в три раза.

Преобразователь содержит цепочки и -2, и -1, >, каждая цепоч ка образована последовательно соединенными разрядным ключом 1, конденсатором

2 и разрядным диодом 3, Цепочки п-2,,и -1, подсоединены параллельно выходным вы водам >> и 5. Положи тел ьный вывод конденсатора 2 цепочки и -2 4>, через зарядный диод .6 соединен с отрицательным выводом конденсатора 2 цепочки и --1. Зарядный диод 7 соединяет разноименные выводы конденсатора 2 цепочек и -1, и.п, а зарядный диод 8 соединяет общий вывод 5 преобразователя с вторым выводом конденсатора 2 последней цепочки и. К этому же выводу подключен через разрядный диод 3 цепочки и регулирующий элемент (транзистор) 9, выход которого соединен с выходным выводом». Входной вывод через зарядный ключ 10 подключен к конденсатору 2 первой цепочки и -2 °

Преобразователь работает следующим образом.

При открытом состоянии зарядного ключа 10 и закрытом состоянии разрядных ключей 1 происходит заряд конденсаторов 2 при их последовательном соединении от источника питания Е через зарядные диоды 8,7 и б. Конденсаторы заряжаются до напряжения Е r>E/3 (для трех цепочек. изображенных на фиг, 1}. При закрытом состоянии ключа 10 и открытом состоянии ключей 1 происходит разряд конденсаторов 2 на нагрузку при их параллельном соединении через разрядные диоды 3. На нагрузке формирует ся напря>кение Е/3 проти воположной полярности источника питания Е, если транзистор регулятора 9 открыт. При закрытом состоянии транзистора регулятора исключается це>>ь разряда конденсатора 2 цепочки и на нагрузку, B то же время конденсаторы 2 цепочек.п -1, и -2 могут разряжаться на нагрузку. В результате конденсатор 2 цепочки и оказывается заряженным до напряжения источника Е, а конденсаторы остальных цепочек разряжены. Следовательно, изменяя проводимост ь транзистора регулирующего weмента 9, можно изменять напряжение на нагрузке от нуля до Е/и . Преобразователь, изображенный на фиг. 1, является однотакт ным преобразователем напряжения. Ток, потребляемый от источника Е, имеет импульсный характер со скважностью 1/2 периода коммутации кпючей 10 и 1. На фиг. 2 изображена схема двухтактного преобразователя, которая позволяет существенно уменьшить пульсацию входного тока и увеличить мощность преобразователя . В один полупериод коммутации открыты ключи 10п К- Z

К-1, К, в другой - 1ОК, п-2, п-1, и.

Регулирующий элемент 9 в этой схеме является общим для двух преобразова-тельных цепей и и К. При минимальном входном напряжении транзистор регулирующего элемента 9 открыт, выходное напряжение преобразователя максимальное и полностью используется габаритная мощность конденсаторов 2 инвертора, При увеличении входного напряжения конденсаторы цепочек и и К заряжаются до большего значения, соответствующего увеличе9877 нию входного напряжения, поэтому напряжение заряда конденсаторов цепочек п-1,п-.2,К-1,К-2, остается неизменным. Избыток напряжения на конденсаторе 2 цепочек и и К гасится на транзисторе регулятора 9, чем и обеспечивается регулирование (стабилизация) напряжения на нагрузке.

Таким образом, отключения конденсаторов цепочек в процессе регулирования не происходит, т.е. габаритная мощность конденсаторов используется полностью. Диапазон регулирования выходного напряжения в предлагаемом. устройстве значительно боль- 1 ше - от О. до ЕД.

Формула изобретения

Регулируемый понижающий преоб- 20 разовател ь постоянного напряжения, содержащий и цепочек, каждая иэ ко, торых состоит иэ последовательно соединенных разрядного ключа, конден» сатора и разрядного диода, и-1 из 25 которых. соединены параллельно и

58 6 подключены к выходным выводам непосредственно, и-1 зарядного диода, включенных между разноименными выводами конденсаторов смежных цепочек, а также зарядный ключ, включенный между конденсатором первой цепочки и входным выводом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения и улучшения массо-габаритных характеристик путем более полного использования установленной емкости конденсатора, в не го введен регулирующий транзистор, который включен между разрядныи, диодом последней и цепочки и выход-, ным выводом, при этом зарядный диод этой цепочки подключен непосредст венно к общему выводу преобразователя °

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

М 572882, л. Í 02 И 3/18,1976.

2. Авторское свидетельство СССР

11 571860, кл. H 02 11 3/18, 1976.

987758

Составитель И. Никитин

Техред С.Мигунова Корректор Н. Король

Редактор Е. Папп

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10322/44 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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