Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Севетсинк

Сотаналнстнчесинк

Республик

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 691816 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.06.77 (23) 2496493/24-07 с присоединением заявки М (51)М. Кл, Сл 05 Р 1/56

Гестдарстеееный кеиетет

СССР пе делам аэабретееей и еткрытей (23) П рнорнтет

Опубликовано 1 5.10.79. Бюллетень М38

Дата опубликования описания 18.10.79 (53) УДК 621.316. .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

А, А. Бокуняев и Л. А. Мор т„е т

Московский ордена Трудового Кр сного.Зйамейй ::-; электротехнический институт свя и (73) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в качестве вторичного источника электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Известны импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, в которых стабилизация осуществляется при помощи регулирующего элемента, работающего в режиме переключения (1)и(21.

Наиболее близким к изобретению тех10 ническим решением является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий соединенные последовательно регулирующий транзистор и балластный l5 дроссель, включенные последовательно по отношению к выходной цепи, сглаживающий конденсатор, включенный между выходными выводами, коммутирующий диод, включенный между общей шиной и общей точкой балластного дросселя с регулирующим транзистором, и сравнивающий узел, входом соединенный с выходными выводами, а выходом через импульсный элемент — с управляющим входом регулирующего транзистора (2).

Недостатком известных импульсных стабилизаторов постоянного напряжения является то, что в переходном режиме при высоком быстродействии возникает большое перерегулирование выходного напряжения и значительный выброс тока через регулирующий транзистор. Это объясняется тем, что при включении стабилизатора в сеть или при скачкообразном изменении тока нагрузки регулирующий транзистор более длительное, чем в стационарном режиме, время находится в открытом состоянии, в балластном дросселе накапливается большое количество энергии, которая после переключения регулирующего транзистора расходуется на заряд емкости и, соответственно, на увеличение выходного напряжения значительно выше номинального. Уменьшения перерегулирования выходного напряжения и выброса тока через регулирующий тран- зиатор можно достигнуть увеличением

16 4 ляется управляющий сигнал, размыкаюший ключ 8 и эамыкаюший ключи 9 и 10, Дроссель 7 вместе с последовательно через ключ 9 соединенным с ним диодом

11 оказывается подключенным параллельно выходу стабилизатора, а конец дросселя 2 - к выходу стабилизатора.

Поскольку ток в индуктивности не может измениться скачком, то в первый момент после коммутации токи 1 и остаются такими, какими они были до коммутации, а ток 1+ равен сумме токов 1 и 1 .. Это вызывает значитель2 ное ускорение заряда емкости конденсатора 3 и, соответственно, увеличение выходного напряжения. В дальнейшем ток

1 уменьшается, а энергия, накопленная в дополнительном дросселе 7, расходует-, ся на заряд емкости конденсатора 3 и увеличение выходного напряжения. Скорость нарастания тока 1„= 1 увеличивается незначительно, твк как величина индуктивности балластного дросселя 2 в несколько раз больше величины индуктивности дополнительного дросселя 7, и к моменту переключения регулирующего транзистора 1 ток 1 благодаря ускоре1 нию переходного процесса не успевает достигнуть значительной величины, После переключения регулирующего транзистора .1 ток 1 уменьшается и достигает величины; при которой на выходе датчика

l3 тока появляется управляющий сигнал, замыкающий ключ 8 и размыкающий ключи

9 и 10, Балластный и дополнительный

- дросселя вновь оказываются включенными йоследовательно. При этом ток 1 либо равен нулю, либо значительно меньше тока 1 >.,Под действием ЭДС самоиндукции балластного дросселя 2 отпирается диод 12 и входное напряжение оказываетоя подключенным твк, что ток 12 уменьшается, а ток 1 увеличивается.

После выравнивания токов 1 и диод 1 2 запирается, схема возвращается в исходное состояние. В течение всего времени выравнивания токов 1> и 1 ток 1 4. равен току 1, а поскольку ток 1 g IlocJIe коммутации очень мал, то" заряд емкости конденсатора 3 прекращается и перерегулирования напряжения на выходе не будет. Конденсатор 3 начинает разряжаться, уменьшая тем самым время закрытого состояния регулирующего транзистора 1 и, соответственно, время переходного процесса.

Преимушество данной схемы стабилизатора заключается в том, что она поз3 6918 постоянной времени фильтра, но при этом значительно снижается быстродействие импульсного стабилизатора.

Целью изобретения является уменьшеЫе перерегулироввния выходного напряжения и выброса тока через регулирующий транзистор во время переходного процесса при высоком быстродействии стабилизатора. Это достигается тем, что предлагаемый стабилизатор сйабжен до-- 10 цолнительным дросселем, тремя управляе Яйми ключами, двумя дополнительными коммутируюшими диодами и датчиком тока, причем" йачало дополнительного дросселя через первый управляемый ключ соединено с кон- 15 пом балластного дросселя, а через второй управляемый ключ — с катодом первого дополнительного коммутирующего диода, анод которого соединен с общей шиной, конец дополнительного дросселя подключен к одному из выходных выводов и через третий управляемый ключ к концу балластного дросселя, вход датчика тока соэдинен с началом балластного дросселя, а его выход — с управляющими входами

25 управляемых ключей, второй дополнйтелвный коммутируюший диод катодом подключен к оДному из входных выводов, а анодом - к концу балластного дросселя.

На чертеже дана функциональная схеЗо ма описываемого стабилизатора.

Импульсный стабилизатор содержит

coenHHeHHbie .последовательно регулирующий транзистор 1 и балластный дроссель

2, сглаживающий конденсатор 3, комму35 тируюший диод 4, сравнивающий узел 5Ä соединенный выходом через имйульсййй элемент 6 с управляющим входом регулирующего транзистора, дополнительный

40 дроссель 7, три управляемых ключа

8-10, два дополнительных коммутирующих диода 11 и 12 и датчик 1É тока.

Стабилизатор работает следуюшйм образом.

В исходном состоянии ключ 8 замкнут, а ключи 9 и 10 разомкнуты, диод

l 2"çàïåðã; поскольку потенпиал анода ниже потенциала катода. Величина индуктивности сглаживаюшего фильтра равна

50 сумме обеих индуктивностей. Токи

14 равны между собой. Во время переходного процесса, когда выходное напряжение значительно ниже номинального, регулируюший транзистор 1 вынужден длительное время находиться в открытом состоянии. В результате этого ток 1 возрастает и достигает заданного уровня, при котором На выходе датчика 13 тока появ5 69 воляет избежать перерегулирования выходного напряжения и сброса тока через регулируюший транзистор при одновременном увеличении быстродействия, не снижая при этом КПД как в переходном, так и в установившемся режиме.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий соединенные последовательно регулирующий транзистор и балластный дроссель, включенные последовательно по отношению к выходной цепи, сглаживающий конденсатор, включенный между выходными выводами, коммутирующий диод, включенный между общей шиной и общей точкой балластного дросселя с регулирующим транзистором, сравнивающий узел, входом соединенный с выходными выводами, а выходом через импульсный элемент — с управляющим входом регулируюшего транзистора, отличаюшийс я тем,что,с целью уменьшения перерегулирования выходного напряжения и выброса тока через регулирующий транзистор во время о переходного процесса при высоком быс1816 6 тродействии, он снабжен дополнител ным дросселем, тремя управляемыми ключами, двумя дополнительными коммутируюшими диодами и датчиком тока, причем начало дополнительного дросселя через первый управляемый ключ соединено с концом балластного дросселя, а через второй управляемый ключ — с катодом первого дополнительного коммутирующего

tO диода, анод которого соединен с общей шиной, конец дополнительного дросселя подключен к одному иэ выходных выводов и через третий управляемый ключ к концу балластного дросселя, вход датчика тока соединен с началом балластного дросселя, а его выход — с управляющими входами управляемых ключей, второй дополнительный коммутирующий диод

Ф катодом подключен к одному из входных выводов, а анодом = к конпу балластного дросселя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока.

М., Энергия, 1970, с. 8-12.

2. Китаев В. E. и др. Электропитание устройств связи. М., 1975, с. 196-205.

Составитель Л. Мордвинкина

Редактор A. Пейсоченко Техред 3. Фанта Корректор М. Шароши

Заказ 6214/37 Тираж 1015 Подписное -

ЦПИИПИ Государственного комитета СССР

-: по делам изобретений и открытий

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