Ключевой стабилизатор постоянного напряжения

Ключевой стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И Г. А Н И Е 900273

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски к

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВНДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 29.04.80 (2l ) 2917330/24-07 с присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень ¹ 3

Дата опублнкованнч описания 25.01.82 (51)М. Кл.

G 05 F 1/56 Ъеударстеенный камнтет

СССР ао делам нзобретеннй н открытнй (53) УД К621.316. .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. С. 1Лодиков и H. П. Ботов с

Государственное союзное конструкторско-технольглческое бюро по проектированию с;етных машин и Опытный завод (71) Заявители (54) КЛЮЧЕВОИ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания автоматики и вычислительной техники.

Известен стабилизированный преобразователь выпрямленного напряжения сети, содержащий импульсный стабилизатор, инвертор, выпрямители и фильтры (11 .

Недостатком этого преобразователя является наличие фильтра на выходе выпрямителяя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является содержащий последовательно соединенные выIS прямитель, регулирующий ключевой элемент с 0 0 -фильтром, блок управления, состоящий из узла формирователя, выходом соединенного с входом регулирующего элемента, а выходами — с узлом измере20 ния выходного напряжения и источником опорного напряжения и синхронизирующего резистора, причем входные выходы выпрямителя соединены с входными выводами для подключения источника переменно1

ro»àïðÿæåí»ë прямоугольной формы (21.

Однако наличие больших коммутационных перенапряжений на регулирующем транз»сторе l3 момент запирания последнего из- a,èíäóêòàâíoñòè обмоток трансформатора снижает надежность стабилизатора, а практические схемы невозможны без специальных мер по ограничению перенапряжений, что усложняет схемы, особенно при работе на частотах 20100 кГц.

Кроме того, наличие моточных изделий в виде дросселя и специальной обмотки трансформатора; наличие четырех диодов в схеме синхронизации, вызывающих перекос синхронизирующих импульсов и, как следствие, неодинаковый ток в обмотках трансформатора в разные полупериоды; высокий уровень напряжения радиопомех, трансформируемых в первичную сеть через межоб моточ ную е мкость входного трансформатора; пониженная помехозащи»ю»»ость цепи нагрузки при импульсных

90027 помехах в первичной сети усложняет, удорожает производство и снижает надежность стабилизатора, Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения перенапряжения на регулирующем элементе, повышение помехозашищенности и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в ключевом стабилизаторе постоянного напряжения синхронизируюший резистор о включен в цепь блока управления регулирующим элементом, причем первый синхронизируюшего резистора подключен к общей шине, а второй через введенный ограничительный резистор подключен к обшей точке двух введенных диодов, другие электроды которых через соответстьуюшие введенные резисторы подключены к входным выводам выпрямителя и через введенный конденсатор соединены между 2О собой, На фиг. 1 и 2 представлена схема вариантов предлагаемого устройств-; на ф, ..-: . 3 — диаграммы работы стабилизатора.

1(лючевой стабилизатор содержит вы прямптель 1, регулирующий элемент 2, М 0 -фильтр 3, блок управления 4, со :.".;".;".каыл .Й узел формирователя 5, измерител, выходного напряжения 6, источник опорного напряжения 7, синхронизирующий ЗО резистор 8, первым выводом соединенный обшей шиной, а вторым выводом через ог-:.а:.; -I г-ельн.:..Й резистор 9 — с диодами

3 0::, .i 1, другие выводы которых через резисторы 12 и 13 соединены с входны- ЗЗ ми выводамп выпрямителя 1 и через конденсатор 14 между собой. Второй вывод синхронизируюшего резистора 8 может бь ть соединен либо с источником опорного напряжения 7, либо с измери\ телем выходного напряжения 6.

На фиг. 3 (а — е) приведены диаграммы работы стабилизатора, где () - переменные напряжения прямоугольной формы 45 вторичных полуобмоток; Ug, 0<<> напряжения на резисторах 12 и 13 введенной пепи; д -напряжение на конденсаторе; Π— суммарное напряжение опорного узла и синхронизирующего ре- SO зистора Upq, а также напряжение узла измерения и сравнения, пропорциональное выходному — Ucp, U > - напряжение "коллектор-э миттер" регулирующего транзистора; 3 — эпюра тока ре- у гулируюшего транзистора.

Устройство работает следующим обрао

3 4

Прямоугольное напряжение вторичной обмотки трансформатора через выпрямитель 1 подается на регулирующий транзистор 2. Регулирующий транзистор 2 управляется узлом формирователя 5, вырабатывающим прямоугольные импульсы, длительность которых определяет выходное напряжение, поддерживаемое постоянным, а фазы „и переднего и заднего фронтов их определяются моментами равенства суммарного напряжения опорного узла 7, синхронизирующего резистора 8 и напряжения узла измерения

6 (фиг. 3, эпюра е), суммарного напряжения синхронизируюшего резистора 8 и узла измерения 6 и напряжения опорного узла 7 (фиг. 2). Выходной фильтр

3 обеспечивает преобразование импульсного, стабилизированного по среднему значению, напряжения на его входе в постоянное стабилизированное напряжение на выходных выводах.

Одновременно прямоугольное вторичное напряжение тр ансфор м атор а под аетс я на введенную цепь, состоящую из двух резисторов 12 и 13 и конденсатора 14 между ними. При этом напряжение на неполярном конденсаторе (фиг. 3, эпюра о ) будет представлять собой часть экспоненты заряда-разряда конденсатора 14 через резисторы 12 и 13.

Параметры этой цепи могут быть выбраны таковыми, что напряжение 0 будет представлять собой начальные участки экспонент, где линейность достаточно хорошо выражена, хотя это и не обязатель. но, если есть необходимость сдвигать эпюру потребляемого тока относительно эпюры напряжения.

Таким образом, это напряжение bc будет иметь пилообразную форму почти с одинаковым временем нарастания и спа да, а вершины перегиба совпадают с моментом изменения полярности питающего напряжения Og . Ha фиг. 3, эпюра ц пунктиром показано напряжение на конденсаторе 14 в случае, если используются не начальные участки экспонент напряжения заряда и разряда. Диоды 10 и 11 пропускают к синхронизирующему резистору 8 только положительные части этих пилообразных напряжений (на фиг. 2—

Ъ отрицательные части этих напряжений), так что на резисторе 8 будет напряжение

U пилообразной формы удвоенной часВ тоты относительно питающегD напряжения и вершины будут находиться в центре полупериодов питающего напряжения. В

5 900 цени резистора 8, таким образом, в каждый полупериод напряжения, удвоенного относительно питающего, находятся только один нелинейный элемент — один нз диодов 10 или 11.

На фиг. 3 g, g приведены эпюры напряжения "коллектор-эмиттер" О, и тока J, регулирующего транзистора стабилизатора. фронты этих эпюр совпадают с моментом пересечения суммарного напряжения опорного узла 00; и синхронизируюшего peGHOTop8 0рц с напряжением узла измерения и сравнения

Uñð -моменты .Е и . Таким образом, потребление тока стабилизатором Е происходит в моменты, не совпадающие с моментами изменения полярности питающего напряжения Оку, следовательно, отсутствует надобность во входном фильтре стабилизатора, например, конден- zp сатора после выпрямителя 1, чем существенно уменьшается объем, габариты и вес стабилизатора, а коммутация этих диодов выпрямителя 1 — без приложения обратного напряжения. При выключении регулирующего транзистора энергия, запасенная в индуктивности рассеяния обмоток трансформатора выделяется частично во введенной цепи, подключенной параллельно вторичной обмотке, чем суще- З0 ственно снижаются, коммутационные перенапряжения на регулирующем транзисторе и исключается необходимость в применении транзистора с запасом по напряжению (более высоковольтному транзистору), зз либо в применении специальных мер по снижению этих коммутационных выбросов, которые усложняют стабилизатор.

Благодаря такому решению также исключается необходимость в дополнитель- 40 ной обмотке трансформатора, что существенно упрощает его изготовление, а также необходимость в дросселе. Наличие в цепи синхронизирующего резистора 8 в каждый полупериод только одного нели-45 нейного элемента — диода 10 или 11 повышает идентичность полупериодов пилообразного напряжения и упрощает ста билизатор. Одновременно с этим снижается и уровень напряжения радиопомех, Sp связанный с работой ключевого регулирующего транзистора, так как между регулирующим транзистором и трансформатором, т.е. входной цепью, находится введенная цепь с конденсатором. Эта же ss цепь повышает помехозащищенность цепи нагрузки, например, логических цепей вычислительных средств, питающихся от

73 6 стабилизатора, o T импульсных снмметри -ных помех в питающей соти, проникающих через входной трансформатор. ф O P M y Л Я (Е З О I„ Р О -.- e II т ал:o .Одой стаоилизатар гюстоянного напряжения, =Одержаший последовательно соединенные вы1трямитель, регулируюеций ключевой элемент с () С -фильтром, блок управления, состоящий из узла фор.мирователя, выходом соединенного с входом регулнрукещего элемента, а входами— с узлом измерения выходного напряжения и истОчникОм Опорного «еаееряжения, ее син» хронизирующего резистора, причем входные выводы выпрямителя соединены с входными выводами для подкеночения источника переменного напряжения прямоу-. гольной формы, отличающийся тем, что, с целью повышения ееадежности путем уменьшения перенапряжения на ре» гулирующем элементе, и повышения помехозащищенности и упрощения, синхронизееруюн е"й резистОр вкчючен в цепи блока управления регулирующим элементом. причем первый вывод синхронизирующего резистора подключен к общей шине, а второй через введенный ограничительный резистор подключен к обшей точке двух введенньех диодов, другие электроды которых через соответствующие введенные резисторы подключонье к входнье. . в=еводам Выпрямителя II чеерез введенны-i IIO:I денсатор соединены ме:кду собой.

2. Стабилизатор по и. 1, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что второй вывод синхронизируюшего резистора, соеднеее енс го с ограничительньем рез.=.стором, пс ключен к BTopGM) входу узла II"-ìopå:;I"., с второй вывод еестсчниееа опор,=.oão к-.н: — жения соединен с об "ей шиной.

3. Стабилизатор по и, 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что второй вывод синхронизирующего резистора, соедiiiieIIIIoго c ограничительным резистором, подключен к второму выводу источнеиеа Опорного напряжения, а второй вывод узла измерения соединен с обшей шиной.

Источники информации, принятые во внимаееие при экспертизе

1. Горбач A. В. Вторичные источники питания с ключевым стабилизатором. пре= образователем и выпрямителем. — "Обмен. опытом в радиопромышленности, 1972, вып. 2, с. 75 78.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке No. 2462656/24 — 07, кл. Н 02 М 3/335, 16.03.77.

90027 3

Составитель В. Мосин

Редактор Ла Филиппова Техред Л. Пекарь Корректор Г. Решетник

Заказ 12182/66 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственноого комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгороа, ул. Проектная, 4