SU1617418A1 - Импульсный стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при создании вторичных источников электропитани  напр жением посто нного тока. Целью изобретени   вл етс  упрощение стабилизатора. Импульсный стабилизатор посто нного напр жени  содержит N преобразовательных  чеек 1, включенных последовательно по входу и параллельно по выходу, и цепочку из N последовательно соединенных резисторов 13, подключенных к входным выводам. N-  преобразовательна   чейка 1 охвачена обратной св зью и работает в режиме стабилизации выходного напр жени . Остальные  чейки 1 управл ютс  напр жением на соответствующих резисторах 13 указанной цепочки и работают в режиме выравнивани  напр жени  на входах преобразовательных  чеек 1, обеспечива  равенство передаваемой ими мощности. Описанна  структура организована по принципу ведуща  - ведома   чейка. Упрощение стабилизатора достигаетс  путем обеспечени  управлени  всеми  чейками 1 без применени  сложных цепей передачи сигналов управлени  с элементами гальванической разв зки, а также контуров дополнительных обратных св зей дл  выравнивани  нагрузки  чеек. 1 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено при создании импульсных вторичных источников электропитания напряжением постоянного тока о

Цель изобретения - упрощение импульсного стабилизатора постоянного Напряжения„

На чертеже показана структурная ;хема импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит N преобразовательных ячеек 1, входами включенных последовательно между входными выводами 2 импульсного стабилизатора, а выходами - параллельно конденсатору 3 сглаживающего фильтра и выходным выводам 4 стабилизатора, к которым подключается нагрузка. Стабилизатор содержит также усилитель 5 обратной связи, входами соединенный с выходными выво- 25 дами 4 стабилизатора и источником 6 опорного напряжения. Каждая преобразовательная ячейка 1 включает в себя последовательно включенные между входными выводами преобразовательной ячейки 1 силовой ключ 7 и многообмоточный дроссель 8, силовой диод 9, соединенный с дросселем 8 и выходом преобразовательной ячейки 1, широтно-импульсный модулятор 10, выходом соединенный с управляющим входом ^5 силового ключа 7, а синхронизирующим входом - с выходом задающего генератора 11, блокировочный конденса- , тор 12, включенный между входными выводами преобразовательной ячейки 1, N последовательно включенных резисторов 13 равного‘сопротивления, включенных между входными выводами импульсного стабилизатора. Точки соединения между собой резисторов 13 подключены к первым выводам управляюющих входов широтно-импульсных модуляторов 10 соответствующих первых (Ν-1) преобразовательных ячеек 1, вторые ₍ выводы управляющих входов широтноимпульсных модуляторов 10 соединены с соответствующими точками соединения входных выводов преобразовательных ячеек 1 между собой. Выводы управляющего входа широтно-импульсного модулятора 10 N-й преобразовательной ячейки 1 соединены с выходом усилителя 5 обратной связи.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При подаче напряжения питания начинают работать задающие генераторы преобразовательных ячеек 1 и запускают широтно-импульсные модуляторы 10, которые обеспечивают периодическое включение и выключение силовых ключей 7, накопление энергии в дросселях 8 и передачу ее через диоды 9, сглаживающий фильтр 3 на выходные выводы 4 и в нагрузку. При этом каждый из широтно-импульсных модуляторов 10 управляет скважностью генерируемых им импульсов так, что напряжение на втором выводе управляющего входа модуляторов 10 приближается к напряжению на первом выводе и, следовательно, напряжения в точках соединения преобразовательных ячеек приближаются к напряжениям в точках соединения резисторов 13, а напряжение питания каждой преобразовательной ячейки 1 близко к (l/N)-$ части входного напряжения питания импульсного стабилизатора. Устанавливается режим равномерной нагрузки всех ячеек 1. Величина выходного напряжения стабилизатора сравнивается с заданным значением, определяемым источником 6 опорного напряжения, а результат сравнения в виде сигнала рассогласования усиливается усилителем 5 обратной связи и подается на вход широтно-импульсного модулятора 10 N-й преобразовательной ячейки 1.

Возмущение выходного напряжения приводит к изменению скважности работы ключа 7 N-й ячейки и величины тока через этот ключ и соответствующий дроссель 8. Возникшая при этом разность токов N-й и (N-D-й ячеек 1 протекает через блокировочный конденсатор 12 N-й ячейки 1, который предназначен для протекания переменной составляющей тока силового ключа 7 и дросселя 8 и является традиционным элементом во всех видах импульсных стабилизаторов постоянного напряжения» При этом происходит разряд или заряд конденсатора 12 N-й ячейки 1.

Названная разность токов приводит к изменению напряжения на конденсаторе

N-й преобразовательной ячейки 1и изменение напряжения в точке соединения N-й и (N-D-й ячеек 1 относительно точки соединения Ν-го и (N-1)^-

16 го резисторов 13 и появлению сигнала между выводами управляющего входа широтно-импульсного модулятора 10 (N-D-й ячейки 1, изменяющего скважность переключения силового ключа 7 этой ячейки, а также аналогично и всех остальных. В результате восстанавливается значение выходного напряжения и равенство напряжений между входами всех преобразовательных ячеек 1.

Таким образом, все преобразовательные ячейки 1 работают с равными входными напряжениями, а поскольку через все ячейки 1 течет один и тот же ток, то все ячейки передают в нагрузку одинаковую мощность.

Предлагаемая структура импульсного стабилизатора постоянного напряжения организована по принципу: ведущая ячейка-вецомые ячейки, поэтому в ней отсутствует необходимость управления цепью обратной связи по выходному напряжению каждой преобразовательной ячейки. Управляется только одна ячейка и поэтому достаоочно одного выхода усилителя обратной связи, гальванически не связанного с его входами, для обеспечения работоспособности стабилизатора с произвольным числом преобразовательных ячеек и выходом, не связанным гальванически с входом. Если не требуется гальванической развязки входа стабилизатора от его выхода, усилитель обратной связи также может не иметь такой развязки.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает управление произвольным числом последовательно соединенных преобразовательных ячеек и устраняет трудности в передаче сигналов управления ячейкам, находящимся под различными потенциалами относительно источника таких сигналов. При этом решается задача выравнивания напряжения на входах отдельных ячеек, обеспечивается возможность организации многофазной работы ячеек, что существенно повышает удельные показатели стабилизатора и улучшает спектральный состав входного и выходного токов. Практическая реализация предлагаемого импульсного стабилизатора постоянного напряжения оказывается достаточно простой: исключаются цепи управления каждой ячейкой в отдель

6 ности, которые должны содержать или оптроны или разделительные трансформаторы с необходимыми элементами для согласования уровней сигналов, отпадает необходимость в специальных контурах регулирования для равномерной нагрузки всех преобразовательных ячеек.

Предлагаемое техническое решение дает возможность практической реализации многоячейковых импульсных стабилизаторов постоянного напряжения с последовательным соединением произвольного числа ячеек. При этом обеспечивается управление всеми ячейками без применения сложных цепей передачи сигналов управления с элементами гальванической развязки, а также контуров дополнительных обратных связей для выравнивания нагрузки ячеек, Все ячейки предлагаемого стабилизатора одинаковы и могут быть унифицированы и взаимозаменяемы. Допускается построение стабилизаторов на разные значения входного напряжения путем изменения числа установленных ячеек. Возможно также и последовательное соединение выходов ячеек с целью увеличения выходного напряжения.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий N преобразовательных ячеек, входами включенных последовательно между входными выводами, а выходами - к выходным выводам, к которым подключен конденсатор, сглаживающего фильтра, усилитель об-; ратной связи, входами соединенный с выходными выводами и источником опорного напряжения, причем каждая преобразовательная ячейка включает в себя многообмоточный дроссель, одна из обмоток которого через силовой ключ подключена к входу, а другая обмотка через/ силовой диод - к выходу преобразовательной ячейки, широтноимпульсный модулятор, выходом соединенный с управляющим входом силового ключа, а синхронизирующим входом - с выходом задающего генератора, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены N последовательно соединенных резисторов равного сопротивления, включенных между входными выводами, причем точ7 хи соединения резисторов между собой подключены соответственно к первым выводам управляющих входов широтноимпульсных модуляторов первых (N-1) преобразовательных ячеек, вторые выводы управляющих входов широтно-импульсных модуляторов соединены с соответствующими точками соединения входных выводов преобразовательных ячеек между собой, а выводы управляющего входа широтно-импульсного модулятора N-й преобразовательной ячейки соединены с выходными выводами усилителя обратной связи, один 5 из которых соединен с одним из входных выводов и общей шиной, при этом каждая преобразовательная ячейка снабжена блокировочным ковденсатоΙθ ром, включенным между ее входньмг выводами о