Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к источникам вторичного питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов, расширение диапазона стабилизации выходного напряжения и увеличение нагрузочной способности. Цель достигается тем, что конденсатор 3 включен параллельно цепи из дросселя 1 и диода 2, включенных в одну из силовых шин. В другую силовую шину включены дроссель 11 и диод 12, зашунтированные конденсатором 13. К точкам соединения дросселей и диодов подключены параллельные коммутирующие элементы 4 и 14. При этом конденсаторы 3 и 13 могут быть выполнены полярными. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИК

1 А1 ()9) SU())) дд 4 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4299268/24-07 (22) 30.06.87. (46) 30.09.89. Бюл. 11 36 (72) Н.JI.Петров; (53) 621.316.722(088.8) (56) Радио и связь. Справочник. Под ред. Г.С. Найвельта. M., 1985, с. 34, рис. 1.12.

Там же, рис. 1.11. (54) И(ПУЛЬСНЫИ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источ— никам вторичного питания радиоаппаратуры, Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов, расширение диапазона стабилизации выходного напряжения и увеличение нагрузочной способности. Цель достигается тем, что конденсатор 3 включен параллельно цепи из дросселя 1 и диода 2, включенных в одну иэ силовых шин. В другую силовую шину включены дроссель 11 и диод 12, эашунтированные конденсатором 13, К точкам соединения дросселей и диодов подключены параллельные коммутирующие элементы 4 и 14. При этом конденсаторы 3 и 13 могут быть выполнены полярными. 3 з.II jbJIbl 7

3 151174

Изобретение относится к элетротехнике, в частности к вторичным источникам электропитания, и может быть использовано для питания радио5 электронной аппаратуры и в автоматике.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов импульсного стабилизатора постоянного напряжения, а 10 также расширение диапазона стабили— зации выходного напряжения и увеличение нагрузочной способности.

На фиг.1-4 представлены варианты схем импульсного стабилизатора по- 15 стоянного напряжения, на фиг,5-7 диаграммы работы стабилизаторов.

На фиг. 1 представлен импульсный стабилизатор постоянного, в котором между первым входным и выходным выво- 20 дом последовательно включены дроссель 1 и диод 2, параллельно которым подключен конденсатор 3. К точке соединения дросселя 1 с диодом 2 под— ключен параллельный коммутирующий элемент 4, управляющий вход которого через узел управления, выполненный на усилителе 5 и измерительном элементе б, подключен к выходным выводам. 30

В импульсном стабилизаторе (фиг.2) конденсатор 3 — полярный, поэтому между точкой его соединения с диодом

2 и выходным выводом включен дополнительный коммутирующий элемент 7, управляющий вход которого через дополнительный узел 8 управления, выполненный на усилительном 9 и измерительном 10 элементах, включен между точкой соединения диода 2 с, 40 конденсатором 3 и одним из входных зажимов.

На фиг. 3 представлен импульсный стабилизатор напряжения. В нем в положительную шину последовательно 45 включен дроссель 1 и диод 2, параллельно которым подключен конденсатор 3 °

К точке соединения дросселя 1 и диода

7 подключен параллельный коммутирующий элемент 4, управляющий вход которого через узел управления на усилителе 5 и измерительном элементе 6 подключен к выходным выводам, В отрицательную шину последовательно включены дроссель 11 и диод 12, параллельно которым подключен конденсатор

13, К точке соединения дросселя ll с диодом 12 подключен параллельный коммутирующий элемент 14, управляю1 4 щий вход которого соединен с узлом управления„

В импульсном, стабилизаторе (фиг.4) конденсаторы 3 и 13 — полярные, поэтому между точкой соединения конденсатора 3 с диодом 2 и положительным выходным выводом включен последовательный коммутирующий элемент 7, управляющий вход которого через узел

8 управления, состоящий из усилитель-. ного 9 и измерительного 10 элементов, подключен между точками соединения конденсаторов с диодами.

На фиг. 5(а-д) приведены диаграммы работы стабилизатора, где Uy— импульсы управления, подаваемые на управляющий вход коммутирующего элемента 4, i — эпюра тока через дроссель 1, i — эпюра тока через конденсатор 3, U„ напряжение на дросселе

1, U — напряжение на конденсаторе 3, U „, U,, — напряжение на входе и выходе стабилизатора.

На фиг, 6 (а-е) приведены диаграммы работы стабилизатора при скважности импульсов управления больше двух, на фиг. 7 (а-е), при скважности меньше двух, Г „, !1,, — импульсы управ— пения, подаваемые на управляющие входы коммутирующих элементов, ьР эпюры токов через обмотки дросселей, i, — эпюра потребляемого тока, U U д — напряжение па конденсаторах„

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В начальный момент времени на управляющий вход коммутирующего элемента 4 поступает импульс управления.При этом коммутирующий элемент 4 замыкает цепь, подключая обмотку дросселя 1 к источнику входного напряжения. В течение времени „ — г в дросселе 1 накапливается энергия вследствие нарастания тока по закону.

Ь1

1 = — U с1е + . (О), l,, !, 8Х

1 ь о где i — ток через обмотку дроссеL ля 1;

I.l — индуктивность обмотки дрос1 селя 1, (О) — начальный ток через обмотl,, ку дросселя 1 в момент включения коммутирующего элемента 4, Ло срезу импульса управления коммутирующий элемент 4 размыкает цепь, 41 лее равномерно.

5 15117 а ЭДС самоиндукции дросселя 1 в течение времени t — t заряжает конденсатор 3 и питает нагрузку. В течение времени t — t3 конденсатор 3 поддерживает напряжение на выходе стабилизатора за счет запасенной энергии. В момент времени С на управляющий вход коммутирующего элемента

14 поступает импульс управления. При этом коммутирующий элемент 14 замыкает цепь, подключая обмотку дросселя 11 к источнику входного напряжения. В течение времени t — t в дросселе 11 накапливается энергия вследствие нарастания тока по закон

У

1 — dt+ i (0), L7 7 где i — ток через обмотку дроссеь 7 ля 11; индуктивность обмотки

4 дросселя 11, (О) — начальный ток через об- 25

7 мотку дросселя.11 в момент включения коммутирующего элемента 14, По срезу импульса управления ком— мутирующий элемент 14 размыкает цепь, а ЭДС самоиндукции дросселя 11 в течение времени t — t заряжает конденсатор 13 и питает нагрузку, H течение времени г.; конденсатор !3 за счет запасенной энергии поддер35 живает на выходе стабилизатора напряжения, Таким образом, выходное напряжение стабилизатора равно сумме трех напряжений

= "с + 1-!ь + T c

Ьых С! х

Если выходное напряжение отличается от заданного, то узел управления преобразует сигнал рассогласования в последовательности импульсов, поступающих на управляющие входы коммутирующих элементов 4 и 14, .изменяя их скважность или частоту таким образом, чтобы выходное напряжение поддерживалось с необходимой точностью.

В импульсном стабилизаторе (фиг.5) напряжение на выходе стабилизатора появляется после заряда конденсатора 3 и! 3 до некотор х значе ий ис ° 0 с9 55 э при которых на вь»ходе дополнительноI го узла 8 управления появится сигнал разрешающий замыкание коммутирующего элемента 7, При перегрузке стабилизатора цепочка 7,9,10 вь»полняет защитные функции.

Импульсньп» стабилизатор постоянного напряжения по сравнению с прототипом позволяет расширить диапазон, в котором может быть стабилизировано выходное напряжение, за счет последовательного включения с источником входного напряжения двух преобразователей, имеющих общий узел управления, Узел управления наиболее прост в реализации при синфазных сигналах на его выходах. Однако при смещении сигналов на выходах узла управления уменьшаются пульсации выходного напряжения и снижаются помехи, наводимые в первичную сеть. Максимальный эффект уменьшения амплитуды пульсации выходного напряжения и снижения помех, наводимых в первичную сеть, достигается при сдвиге импульсов управления на полпериода, так как при этом пульсации имеют удвоенную часстот - и отбор мощности происходит боФ о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные в одну из силовых шин между первыми входными и выходными выводами дроссель и диод, к точке соединения которых подключен параллельньп» коммутирующий элемент, управляющий вход через узел управления соединен с выходными выводами и конденсатор, один вывод которого соединен с первым выходным выводом, вторые входные и выходной выводы объединены, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, второй вывод конденсатора подключен к первому входному выводу.

2. Стабилизатор по и, 1, о т л и чающий с я тем, что, с целью увеличения нагрузочной способности, в него введены дополнительные коммутирующий элемент и узел управления, а конденсатор выполнен» полярным, причем дополнительньп» коммутирующий элемент включен между точкой соединения диода и конденсатора и выходным выводом, а управляющий вход дополнительного коммутирующего элемента подклю1511741

ВЫХ

ЫХ

Фиг. 2 чен к выходу дополнительного узла управления, вход которого подключен между точкой соединения диода и конденсатора и одним из входных выводов, 3. Стабилизатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона стабилизации выходного напряжения, в него введены последовательно соединенные между вторыми входным и выходным выводами дополнительные дроссель и диод, зашунтированные дополнительным конденсатором, к точке соединения которых подключен дополнительный параллельный коммутирующий элемент, управляющий вход которого подсоединен к введенному дополнительному выходу узла управления, сигнал на котором либо синфазен с сигналом на основном вы-! ходе, либо имеет сдвиг по фазе относительно него.

4. Стабилизатор по п. 2, о т л и5 ч ающий с я тем, что, с целью расширения диапазона стабилизации выходного напряжения, в него введены последовательно соединенные между вторыми входными и выходными выводами дополнительные дроссель и диод, эашунтированные дополнительным полярным конденсатором, к точке соединения которых подключен дополнительный параллельный коммутирующий элемент, управляющий вход которого соединен с введенным дополнительным выходом блоI ка управления, сигнал на котором либо синфазен с сигналом на основном выходе, либо сдвинут по фазе относительно него.

151 1741 4 Цу а у а

Uyy

Llr

<с

Llpg

Фиг,E

Фиг. 7

Фиг.5

Составитель С. Чернышев

Редактор О, Спесивых Техред И.Верес

Корректор М. Самборская

Заказ 5904/51

Тираж 788

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

Ll t0

h С7 г