SU1334116A1 - Импульсный стабилизатор переменного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - увеличение КПД стабилизатора. При напр жении сети вьше номинального длительность импульса одновибратора 11 меньше длительности паузы генератора 9 и в результате этого на выходе  чейки И 12 поддерживаетс  нулевой логический уровень (ключ 2 закрыт), логические уровни сигналов на выходе  чейки ЗАПРЕ1ЦА10ЩЕЕ ИЛИ 14 противоположны логическим уровн м на выходе  чейки И 13 (ключевые элементы 3 и 4 периодически переключаютс ). При напр жении сети ниже номинального длительность импульса одновибратора 11 больше длительности паузы генератора 9, и, следовательно, ключевой элемент 4 посто нно закрыт, а ключевые элементы 2 и 3 периодически переключаютс . Стабилизаци  напр жени  осуществл етс  автоматически изменением соотношени  между длительностью импульса одновибратора 11 и паузы генератора 9 широтно-импульсного модул тора 7. Схема позвол ет повысить КП,Т стабилизатора за счет уменьшени  потерь мощности на ключевых элементах и на управление ими, поскольку в любой момент времени открыт только один ключевой элемент. 2 ил. S 9 (Л с г а

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам регулировани  электрических величин и может быть использовано, например, дл  питани  радиоэлектронной аппаратуры .

Цель изобретени  - увеличение КПД стабилизатора.

На фиг. 1 представлена схема им-- пульсного стабилизатора переменного напр жени ; на фиг. 2 - схема широт- но-импульсного модул тора с подключенным к ней блоком сравнени .

Стабилизатор содержит дроссель 1 с двум  обмотками 1,1 и 1.2, ключевые элементы 2-4, конденсатор 5,блок 6 сравнени , широтно-импульсный моду л тор 7. Нагрузка 8 подключена к выходным вьтодам,

Широтно-импульсньш модул тор 7 (фиг.2) содержит последовательно соединенные генератор 9, дифференцирующую цепочку 10, одновибратор 11 с регулируемой длительностью импуль- са, логические  чейки И 12,13 и ИС- КЛ10ЧА101 ЕЕ ИЛИ 14 с гальванически разв занными (например, с помощью оптро нов) выходами,  вл ющиес  соответственно первым, вторым и третьим вы- ходами широтно-импульсного модул тора . Входы логических схем И 12 и 13 соединены соответственно с пр мыми и инверсными выходами генератора 9 и одновибратора 11, а входы логической схемы 14 подключены к пр мому выходу генератора и инверсному выходу одновибратора 11, управл ющий вхо которого  вл етс  входом широтно-импульсного модул тора 7. Блок сравне- НИН 6 содержит датчик 15 амплитуды выходного напр жени  и регулируемый источник 16 напр жени  (например, дифференциальньй усилитель, один из входов которого соединен с опорным напр жением, а второй - с выходом

датчика 15). I

Первые разноименные выводы обмоток 1.1 и 1.2 дроссел  1 подключены к общей щине соответственно через первьш 2 и второй 4 ключевые элементы и соединены мелсду собой через третий ключевой элемент 3, вторые выводы этих обмоток подключены соответственно к входному и выходному выводам стабилизатора, К выходу стабилизатора подключен конденсатор 5 и вход блока 6 сравнени , выход которого соединен с входом широтно-им

5 о

0 5

5

162

нульсного модул тора, первый, второй- и третий выходы которого подключены соответственно к управл ющим входам первого 2, второго 4 и третьего 3 ключевых элементов. Ключевые элементы 2-4 выполнены двухпол рными, например транзистор, включенный в диагональ диодного выпр мительного моста .

Стабилизатор работает следующим образом.

Частота переключени  ключевых . элементов во много раз превышает частоту сети, причем при напр жении сети выше номинального ключевой элемент 2 всегда закрыт.

При этом блок 6 сравнени  и щирот- но-импульсный модул тор 7 обеспечивает попеременное открьшание ключе- вых элементов 3 и 4.

В момент открытого состо ни  ключевого элемента 3 дроссель 1 и конденсатор 5 накапливают энергию. При закрывании ключевого элемента 3 открываетс  ключевой элемент 4 и дроссель 1 через обмотку 1.2 разр жаетс  на нагрузку 8. Следовательно, в момент паузы напр жение на нагрузке поддерживаетс  за счет энергии, запасенной в конденсаторе 5 и дросселе 1.

В результате этого на выходе стабилизатора по вл етс  напр жение с частотой сети.

Амплитуда выходного напр жени  определ етс  скважностью работы ключевого элемента 4. В режиме стабилизации длительность импульсов тока через ключевой элемент 4 регулируетс  автоматически блоком 6 сравнени  и широтно-импульсным модул тором 7, поддержива  на нагрузке 8 напр жение с посто нной амплитудой.

При надр жении сети меньше номинального блок 6 сравнени , воздейству  на широтно-импульсньй модул тор 7, обеспечивает попеременное открывание ключевых элементов 2 и 3 и закрытое состо ние ключевого элемента 4. При открытом ключевом элементе 2 происходит накопление энергии в обмотке 1.1 дроссел  1. При закрывании ключевого элемента 2 широтно-импульсный модул тор 7,обеспечивает открывание ключевого элемента 3 и разр д дроссел  1 в нагрузку 8 и накопление энергии в конденсаторе 5.

При закрывании кл зчевого элемента 3 конденсатор 5 начинает разр жатьс 

через нагрузку, а дроссель через от- крытьш ключевой элемент 2 и обмотку 1.1 вновь начинает накапливать энергию . В результате этого на выходе стабилизатора по вл етс  напр жение с частотой сети.

Величина этого напр жени  определ етс  скважностью импульсов тока через ключевой элемент 2. Посто нна  амплитуда на выходе поддерживаетс  автоматически блоком 6 сравнени  и широтно-импульсным модул тором 7, которые регулируют длительность импульсов тока через ключевой элемент

Блок 6 сравнени  работает следующим образом.

Напр жение с выхода стабилизатора поступает на вход датчика 15 амплитуды выходного напр жени , а с его вы- хода, пропорциональный амплитуде выходного напр жени , поступает на управл ющий вход регулируемого истоЧ- ника 16 напр жени , в котором происходит сравнение величины управл юще- го напр жени  с эталонным, а его- выходное напр жение линейно зависит от разности ЭТ1-1Х напр жений (такой источник может быть выполнен, например на микросхеме 142 ЕН 1 Б). Это напр  женив поступает на вход широтно-им- пульсного модул тора и управл ет его работой.

Широтно-импульсньй модул тор 7 работает следующим образом.

Напр жение с выхода блока 6 сравнени  поступает на управл ющий вход одновибратора 11 с регулируемой длительностью импульса, запуск которого осуществл етс  по заднему фронту им- пульса генератора 9 дифференцирующей цепочки 10.При этом,если длительность паузы генератора 9 меньше, чем длительность импульса одновибратора 11, дл  сигналов, снимаемых с их пр мых выходов, происходит перекрытие импульсов генератора и одновибратора, и на выходе логической  чейки И 12, на входы которой подаютс  сигналы с пр мых выходов генератора и одновиб- ратора, периодически по вл етс  напр жение 1. Длительность импульсов напр жени  на выходе логической  чейки И 12 равна разности длительностей импульса одновибратора и паузы гене- ратора. На выходе логической  чейки И 13, при таких услови х посто нно поддерживаетс  напр жение О, а на выходе логической  чейки 14 напр 116

жение 1 по вл етс  по врем  паузы на выходе логической  чейки И 12.

Если же длительность паузы генератора больше, чем длительность импульса одновибратора, то напр жение 1 будет периодически по вл тьс  на выходе  чейки 13, Длительность импульсов на ее выходе будет равна разности длительностей паузы генератора и импульса одновибратора. При этом на выходе логической  чейки 12 будет посто нно поддерживатьс  нулевой логический уровень, а логические yiзoвни сигналов на выходе  чейки 14 будут противоположны логическим уровн м на выходе  чейки 13.

Таким образом,- мен   длительность импульсов одновибратора 11, можно осуществл ть стабилизацию выходного напр жени , сделав уровень 1 напр жением , открывающим ключевые элементы . При этом, если напр жение сети меньше номинального длительность импульса одновибратора больще длительности паузы генератора, и, следовательно , ключевой элемент 4 будет посто нно закрыт, а ключевые элементы 2 и 3 будут периодически переключатьс  При напр жении сети вьше номиналь- ного длительность импульса одновибратора становитс  меньше длительности паузы генератора, и в результате этого ключевой элемент 2 будет посто нно закрыт, а ключевые элементы 3 и 4 будут периодически переключатьс .

Стабилизаци  осуществл етс  автоматически изменением соотношени  между длительностью импульса одновибратора и паузы генератора.

Схема позвол ет увеличить КПД стабилизатора за счет уменьшени  потерь мощности на ключевых элементах и на управление ими. Это объ сн етс  тем, что в любой момент времени в схеме открыт только один ключевой элемент, причем большую часть времени открыт ключевой элемент 3, ток через который не превышает при прочих равных услови х тока через открытые ключевые элементы в известной схеме, в которой одновременно открыты два ключевых . элемента и, следовательно, потери на них больше.

Особенно, нагл дно преимущества стабилизатора видны дл  случа , когда входное напр жение равно номинальному При этом в предлагаемой схеме посто нно открыт ключевой элемент 3, че1

рез который протекает ток нагрузки, в отличие от известной схемы, где ток нагрузки протекает через два открытых элемента, и, следовательно, потери мощности на них и на управле- ние ими вдвое больше.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Импульсный стабилизатор перемен- ного напр жени , содержащий дроссель конденсатор, подключенный к выходным выводам, блок сравнени , подключенньй входом к конденсатору, а выходом - к входу широтно-импульсного модул тора состо щего из генератора, пр мой вхо которого через дифференцирующую цепочку соединен с запускающим входом одновибратора, управл ющий вход которого подключен к входу широтно-импульсного модул тора, двух  чеек И, входы первой из которых соединены с пр мыми, входы второй - с инверсными выходами генератора и одновибратора, а выходы подключены соответственно

   Q 5 5

   0

   к первому и второму выходам широтно- импульсного модул тора и три ключевых элемента, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  КПД стабилизатора , дроссель выполнен с,двум  обмотками, первые разноименные выводы первой и второй обмоток которого подключены к общей шине соответственно через первый и второй ключевые элементы и соединены между собой через третий ключевой элемент, а вторые выводы этих обмоток подключены соответственно к входному и выходному выводам стабилизатора, в широтно-им- пульсный модул тор введена  чейка ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которой соединены с пр мь м ВЫХОДОМ генератора и инверсным выходом одновибратора, а выход - с третьим выходом широтно- импульсного модул тора, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к управл ющим входам первого, второго и третьего ключевых элементов.

   11

   Редактор М. Товтин

   Составитель А. Волкова Техред М.Дидык

   Заказ 3961/44Тираж 863

   БНИРШИ Государственного комитета СССР

   по делам кзобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   фиг.Г

   Корректор В. Бут га

   Подписное