SU1283727A1 - Импульсный стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вторичным источникам питани  радиоаппаратуры . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности импульсного стабилизатора посто нного напр жени . Стабилизаци  напр жени  осуществл етс  воздействием на ключевой элемент 1 импульсов управлени , формируемых в зависимости от величины выходного на- пр жени  с помощью сравнивающего узла 5, делител  6, узла 7 опорного напр жени , порогового элемента 8,синхронизатора 9 и согласующего блока 10. При номинальном режиме напр жение , снимаемое с обмотки 11 дроссел  2, перемагничивает дроссель 13 насыщени . При этом сопротивление дроссел  13 велико, а напр жение на резисторе 12 мало и не оказывает вли ни  на работу стабилизатора. При перегрузке увеличиваетс  длительность импульсов прерывател  1,дроссель 13 насьщ1аетс  и на резисторе 12 возникает сигнал на отключение ключевого элемента 1. 1 з.п.. сЬ-лы. 3 ил. W ю 00 00 to fнг.

Description

10

15

20

25

Изобретение относитс  к электроике , в частности к системам регуировани  электрических величин, и редназначено дл  использовани  в стройствах питани  радиоэлектронной ппаратуры.

Цель изобретени  - повьшение наежности импульсного стабилизатора осто нного напр жени  путем ограниени  максимальной величины тока нарузки и выбросов выходного напр жеи  при одновременном з еньшении ровн  высокочастотных помех.

На фиг.1 приведена принципиальна  электрическа  схема импульсного стабилизатора посто нного напр жени ; на фиг.2 - вариант схемы импульсного стабилизатора посто нного напр жени  при использовании в DLC-фильтре устройства двух последовательно включенных дросселей; на фиг.З - временные диаграммы, по сн ющие работу импульсного стабилизатора посто нного напр жени .

Импульсный стабилизатор посто нного напр жени  (фиг.1) включает в себ  ключевой полупроводниковый элемент 1, одним силовым выводом подключенный к входной клемме, а другим си-зо ловым выводом соединенный с началом первой обмотки сглаживающего дроссел  2 ОЬС-фильтра, конец которой подключен к выходной клемме и первому выводу конденсатора 3 DLC-фильтра. Обща  точка ключевого полупроводникового элемента 1 и дроссел  2 подсоединена к первому выводу коммутирующего диода 4, второй вывод которого совместно с вторым выводом конденсатора 3 подключен к общей шине. Релейный двухпозиционный узел управлени  входом включен между выходной клеммой .и общей шиной, а выходом под- соединен к управл ющему входу ключевого полупроводникового элемента 1 и включает в себ  дифференциальный сравнивающий узел 5, делитель 6 выходного напр жени , узел 7 опорного напр жени , пороговый элемент 8,синхронизатор 9 и согласующий блок 10. Вход делител  6 выходного напр жени  включен между выходной клеммой и общей шиной, а выход подключен к первому входу дифференциального сравнивающего узла 5. Узел опорного напр жени  входом подключен между входной клеммой и общей шиной, а выходом подсоединен к второму входу дифферен35

40

45

50

55

0

5

0

5

зо

35

40

45

50

циального сравнивающего узла 5,выход которого через последовательно соединенные синхронизатор 9, пороговый элемент 8 и согласующий блок 10 подсоединен к выходу релейного двухпози- ционного узла управлени . Втора  обмотка 11 дроссел  2 концом подключена к общей шине, котора , в свою очередь , через последовательно соединенные первый резистор 12 и дроссель 13 насыщени  подключена к началу второй обмотки 11 дроссел  2. Обща  точка дроссел  13 насьш ени  и первого .резистора 12 через последовательно включенные второй дополнительный диод 14 и третий резистор 15 подсоединены к входу выключени  релейного двухпозиционного узла управлени ,в качестве которого может использовать с  один из дополнительных входов синхронизатора 9. Начало третьей обмотки 16 дроссел  2 подключено к общей щине, а ее конец через последовательно соединенные первый дополни- диод 17 и второй резистор 18 подсоединен к входу блокировки выключенного состо ни  релейного двухпозиционного узла управлени , в качестве которого может использоватьс  другой дополнительный вход синхронизатора 9.

На фиг.2 приведен вариант схемы, где перва  обмотка дроссел  2 выполнена в виде двух соединенных последовательно и согласно обмоток.

Дроссель 2 DLC-фильтра импульсного стабилизатора посто нного напр жени  может быть выполнен в виде двух последовательно включенных двух- обмоточных дросселей, при этом дополнительна  обмотка 11 одного из них шунтируетс  последовательно включенными первым резистором 12 и дросселем насыщени , а дополнительна  обмотка 16 второго из них через первый диод 17 и второй резистор 18 подсоедин етс  к входу блокировки выключенного состо ни  релейного двухпозиционного узла управлени .

Принцип работы импульсного стабилизатора посто нного напр жени  заключаетс  в обеспечении работы сглаживающего дроссел  2 в граничном ре- жиме тока (фиг.З в) во всем диапазоне изменени  входных напр жений и токов нагрузки, причем включение ключевого полупроводникового элемента 1 происходит тогда, когда коммутирующий диод 4 находитс  в непровод щем состо нии, и ток в сглаживающем дросселе 2 равен нулю (фиг.З в).Выключаетс  KJBOMeeoft полупроводниковый элемент 1 при достижении в нем заданного максимального значени  тока путем подачи сигналов обратной св зи с резистора 12 (фиг.З 3) и дополнительной обмотки 16 (фиг.З г) сглаживающего дроссел  2 на входы синхронизатора 9,

15

При номинальном режиме работы стабилизаци  напр жени  осуществл етс  воздействием на ключевой полупроводниковый элемент 1 импульсов управлени , формируемых в зависимости от величины выходного напр жени  стабилизатора релейным двухпозиционным узлом управлени . При нулевом то-20 никового элемента 1 при перегрузке 2 ВЬС-фильт ра ключевой

0 вого элемента 1, который подаетс  другой вход (вход 20, фиг.1) синхр низатора 9 (фиг.З д,е).

Максимальна  длительность выход импульсов ключевого полупроводнико го элемента 1 пр мо пропорциональн вольт-секундному интегралу на дрос селе 13 насыщени . Поэтому максима ное значение тока первичной обмотк дроссел  2 и ключевого полупровод

ке в дросселе полупроводниковый элемент 1 включаетс . Дл  определени  нулевого значени  тока в дросселе 2 снимаетс  напр жение удержани  с обмотки 16 дрос- 25 сел  2 и через диод 17 и резистор 18 поступает на вход (вх.19, фиг.1) синхронизатора 9. Пока напр жение удержани  обмотки 16 приложено к входу 19, ключевой полупроводниковый ЗО элемент 1 находитс  в состо нии отсечки . Напр жение удержани  в состо нии отсечки приложено к одному из входов синхронизатора 9 (вход 19, фиг.1) до тех пор, пока ток в дросселе 2 не спадет до нул  (фиг.З в, г). Как только ток в дросселе 2 сни- зитс  до нул , напр жение удержани  на входе синхронизатора 9 пропадает, и происходит включение ключевого полупроводникового элемента 1. В этот момент коммутирующий диод 4 находитс  в непровод щем состо нии, и высокочастотные помехи, вызванные его запиранием , отсутствуют. Аналогично 45

и коротком замыкании ограничено ве личиной, завис щей от параметров дро сел  13 насыщени . В св зи с тем, ч ток (фиг.З в) основной обмотки сгла живающего дроссел  2 имеет треуголь ную форму, его среднее значение,рав ное току нагрузки, в два раза меньш амплитудного значени  и поддерживаетс  на посто нном уровне при перегрузке и коротком замыкании.

40

Предлагаемое устройство обеспечи вает ограничение посто нного тока нагрузки, допускает параллельное 35 включение и работает при пониженном уровне создаваемых высокочастотных помех.

При переходном процессе, вызванном сбросом нагрузки, возрастает напр жение на конденсаторе 3 DLC- фильтра стабилизатора, и на интерва ле закрытого состо ни  ключевого элемента 1 происходит насыщение дро сел  13. В результате этого сглажив ющий дроссель 2 оказываетс  закоро ченным резистором 12, в котором рас сеиваетс  накопленна  в дросселе 2 энерги . Ток зар да конденсатора 3 резко снижаетс , и уменьщаютс  выбр

При переходном процессе, вызванном сбросом нагрузки, возрастает напр жение на конденсаторе 3 DLC- фильтра стабилизатора, и на интервале закрытого состо ни  ключевого элемента 1 происходит насыщение дроссел  13. В результате этого сглаживающий дроссель 2 оказываетс  закороченным резистором 12, в котором рассеиваетс  накопленна  в дросселе 2 энерги . Ток зар да конденсатора 3 резко снижаетс , и уменьщаютс  выбропроисходит включение полупроводникового прерывател  1 при нулевом токе в дросселе 2 во всех резишах работы стабилизатора.

Claims (2)

1. При номинальном режиме работы на- 50 сы напр жени  на конденсаторе 3,вы- пр жение, снимаемое с рЬмотки 11, званные сбросом нагрузки. В резуль- дроссел  2, симметрично перенагннчи- вает сердечник дроссел  13 насыщени  с величиной индукции, меньшей индукции насыщени  (фиг.З е), при этоы 00-55 Формула изобретени  противление дроссел  13 велико, а напр жение на резисторе 12 мало, и оно 1. Импульсный стабилизатор по- не оказывает вли ни  на работу ста- сто нного напр жени , содержащий клю- билизатора. При перегрузке увеличи- чевой полупроводниковый элемент,одтате повышаетс  быстродействие стабилизатора напр жени .

   никового элемента 1 при перегрузке

   ваетс  длительность импульсов прерывател  1, и при достижении током дроссел  максимально допустимой величины насьпцаетс  дроссель 13. Это

   равносильно тому, что дроссель 13 стабилизатора закорачиваетс  в определенный момент времени, и на резисторе 12 возникает сигнал на отключение ключевого полупроводникового элемента 1, который подаетс  на другой вход (вход 20, фиг.1) синхронизатора 9 (фиг.З д,е).

   Максимальна  длительность выходных импульсов ключевого полупроводникового элемента 1 пр мо пропорциональна вольт-секундному интегралу на дросселе 13 насыщени . Поэтому максимальное значение тока первичной обмотки дроссел  2 и ключевого полупроводникового элемента 1 при перегрузке

   и коротком замыкании ограничено величиной , завис щей от параметров дроссел  13 насыщени . В св зи с тем, чт ток (фиг.З в) основной обмотки сглаживающего дроссел  2 имеет треугольную форму, его среднее значение,равное току нагрузки, в два раза меньше амплитудного значени  и поддерживаетс  на посто нном уровне при перегрузке и коротком замыкании.

   Предлагаемое устройство обеспечивает ограничение посто нного тока нагрузки, допускает параллельное включение и работает при пониженном уровне создаваемых высокочастотных помех.

   При переходном процессе, вызванном сбросом нагрузки, возрастает напр жение на конденсаторе 3 DLC- фильтра стабилизатора, и на интервале закрытого состо ни  ключевого элемента 1 происходит насыщение дроссел  13. В результате этого сглаживающий дроссель 2 оказываетс  закороченным резистором 12, в котором рассеиваетс  накопленна  в дросселе 2 энерги . Ток зар да конденсатора 3 резко снижаетс , и уменьщаютс  выбросы напр жени  на конденсаторе 3,вы- званные сбросом нагрузки. В резуль-

   тате повышаетс  быстродействие стабилизатора напр жени .

   I ним силовым выводом подключенный к входной клемме, а другим силовым выводом соединенный с началом первой обмотки сглаживающего дроссел  и катодом коммутирующего диода DLC- фильтра, анод которого соединен с общей шиной, причем конец первой обмотки сглаживающего дроссел  соединен с выходной клеммой и первым выводом выходного конденсатора DLC- фильтра, второй вывод которого под- кзтючен к общей шине, и релейный двух- позиционный узел управлени , входом подключенный между выходной клеммой и общей щиной, а выходом соединенный с управл ющим входом ключевого полупроводникового элемента и включающий в себ  дифференциальный сравнивающий

   5 DLC-фильтра подключен к началу его третьей обмотки, общей шине и чере первый резистор - к второму выводу дроссел  насьпцени , конец третьей обмотки дроссел  DLC-фильтра через

   .г- 25

   узел с двум  входами, делитель выходного напр жени , выходом соединенный 20 .последовательно соединенные первый с первым входом дифференциального дополнительный диод и второй рези- сравнивающего узла, а входом подключенный к входу релейного двухпозици- онного узла управлени , узел опорного напр жени ,вход которого включен меж ду входной клеммой и общей шиной,а выход соединен с вторым входом дифференциального сравнивающего узла, пороговый элемент, вход которого через синхронизатор соединен с выходом дифференциального сравнивающего уз- Яа, а выход через согласующий блок Подключен к выходу релейного двухпо- зиционного узла управлени , отличающийс  тем, что, с целью повьшени  надежности путем ограниче30

   стор подключен к входу блокировки выключенного состо ни  релейного дву позиционного узла управлени , вход выключени  которого через последовательно соединенные третий резисто и второй дополнительный диод подклю чен к второму выводу дроссел  насыщени .
2. 2. чаю

   Стабилизатор по п.1, о т л и щ и и с   тем, что перва  об мотка сглаживающего дроссел  Выполн на в виде двух обмоток, соединенных последовательно и согласно между со 35 бой, причем кажда  из них электромагнитно св зана с одной из дополн тельных обмоток.

   ни  максимальной величины тока нагрузки и выбросов выходного напр жени  при одновременном уменьшении уровн  высокочастотных помех, в него введены два дополнительных диода,

   три резистора и дроссель насыщени , сглаживающий дроссель снабжен дополнительными второй и третьей обмотками , а релейный двухпозиционный узел управлени  снабжен входами выключени  и блокировки выключенного состо ни , причем начало второй обмотки дроссел  DLC-фильтра и первый вывод дроссел  насыщени  соединены между собой, конец второй обмотки дроссел 

   DLC-фильтра подключен к началу его третьей обмотки, общей шине и через первый резистор - к второму выводу дроссел  насьпцени , конец третьей обмотки дроссел  DLC-фильтра через

   .последовательно соединенные первый дополнительный диод и второй рези-

   25

   0 .последовательно соединенные первый дополнительный диод и второй рези-

   30

   стор подключен к входу блокировки выключенного состо ни  релейного двух- позиционного узла управлени , вход выключени  которого через последовательно соединенные третий резистор и второй дополнительный диод подключен к второму выводу дроссел  насыщени .

   2. чаю

   Стабилизатор по п.1, о т л и - щ и и с   тем, что перва  обмотка сглаживающего дроссел  Выполнена в виде двух обмоток, соединенных последовательно и согласно между со 35 бой, причем кажда  из них электромагнитно св зана с одной из дополнительных обмоток.

   /б

   13ЬЬ20

   «J-f (JSbix

   ю

   8

   4}

   риг. 2

   6

   €

   п

   .3