SU1764046A1

SU1764046A1 - High frequency pulse direct current voltage regulator

Info

Publication number: SU1764046A1
Application number: SU904859603A
Authority: SU
Inventors: Николай Сергеевич Комаров; Владимир Анатольевич Салацкий
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1992-09-23

Abstract

Использование: в источниках электропитани с высокой частотой преобразовани . Сущность изобретени : регул тор 4 содержит ключевой регулирующий элемент Usage: in power supplies with high conversion frequency. SUMMARY OF THE INVENTION: Controller 4 comprises a key control element.

Description

- ./- ./

Изобретение.относитс к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитани , и может быть использовано дл питани аппаратуры устройств св зи , автоматики и вычислительной техники. The invention relates to electrical engineering, in particular to sources of secondary electrical power, and can be used to power the equipment of communication devices, automation and computer technology.

Известен стабилизатор посто нного напр жени , содержащий ключ и дроссель LC- фильтра, включенный последовательно в одну из питающих шин. Конденсатор фильтра подключен к выходу стабилизатора, ди- од включен между точкой соединени ключа и дроссел фильтра и вторым проводом силовой цепи.A constant voltage stabilizer is known, comprising a switch and an LC filter choke, connected in series to one of the supply lines. The filter capacitor is connected to the output of the stabilizer, a diode is connected between the point of connection between the key and the filter choke and the second power circuit wire.

Известен импульсный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий ключ и дроссель LC-фильтра, включенный последовательно в одну из питающих шин, в котором конденсатор фильтра подключен к выходу стабилизатора, а один из диодов включен последовательно с дополнитель- ным дросселем между точкой соединени ключа основного дроссел фильтра и вторым проводом силовой шины. Второй диод включен между дополнительным отводом от основного дроссел и вторым проводом си- ловой шины.A known DC voltage regulator contains a switch and an LC filter choke connected in series to one of the supply lines, in which the filter capacitor is connected to the output of the stabilizer and one of the diodes is connected in series with an additional choke between the connection point of the main choke switch filter and the second wire of the power bus. The second diode is connected between the additional tap from the main cable and the second wire of the power bus.

Известен импульсный стабилизатор, содержащий включенные последовательно в одну из питающих шин ключевой элемент и основной дроссель LC-фильтра, в котором конденсатор подключен к выходным клеммам , параллельно которым подключены входы блока управлени , выход которого соединен с управл ющим входом ключевого элемента, а цепочка из последовательно включенных элементов: первого диода, дополнительного дроссел , дополнительного источника питани включена параллельно второму диоду. Недостатками описанных технических решений вл етс необходи- мость дл достижени высокого КПД, введени дополнительных элементов в силовую часть, что приводит к снижению надежности и увеличению габаритов устройства.A pulsed stabilizer is known that contains a key element and an LC filter main choke connected in series to one of the supply lines, in which a capacitor is connected to the output terminals, in parallel with which are connected the inputs of the control unit, the output of which is connected to the control input of the key element and the chain is Included elements: first diode, additional droselsel, additional power source connected in parallel with the second diode. The disadvantages of the described technical solutions is the need to achieve high efficiency, the introduction of additional elements in the power unit, which leads to a decrease in reliability and an increase in the dimensions of the device.

Наиболее близким к изобретению вл - етс импульсный стабилизатор, который содержит соединенный последовательно ключевой элемент и LC-фильтр, разр дный элемент подключен к входу LC-фильтра. Блок управлени входом соединен с выход- ными выводами, а его выход подключен к управл ющим входам регулирующего и разр дного элементов. Блок управлени состоит из компаратора, дополнительного источника, источника опорного напр же- ни , узла защиты от перегрузок по току. Недостатком данного технического решени вл етс то, что оно не учитывает реаль- ных свойств силовых полевых транзисторов. При использовании известных полевых транзисторов в качестве ключевого разр дного элемента, инверсно направленный ток замыкаетс через p-n-структуру, инерционные свойства которой соизмеримы с параметрами полупроводниковых диодов.Closest to the invention is a pulse stabilizer, which contains a key element connected in series and an LC filter, the discharge element is connected to the input of the LC filter. The input control unit is connected to the output terminals, and its output is connected to the control inputs of the regulating and discharge elements. The control unit consists of a comparator, an additional source, a reference voltage source, and an overcurrent protection node. The disadvantage of this technical solution is that it does not take into account the real properties of the power field-effect transistors. When using well-known field-effect transistors as a key bit element, the inversely directed current is closed through the p – n structure, the inertial properties of which are commensurate with the parameters of semiconductor diodes.

Цель изобретени - повышение КПД и надежности.The purpose of the invention is to increase efficiency and reliability.

Поставленна цель достигаетс тем, что в высокочастотный импульсный регул тор посто нного напр жени , содержащий соединенные последовательно между входными и выходными выводами ключевой регулирующий элемент и LC-фильтр, ключевой разр дный элемент, выполненный на полевом транзисторе, подключенный к входу LC-фильтра, блок управлени , входом соединенный с выходными выводами, первым выходом - с управл ющим входом ключевого регулирующего элемента, а вторым выходом - с управл ющим входом ключевого разр дного элемента, причем блок управлени состоит из компаратора, первый вход которого подключен к источнику опорного напр жени и дополнительного источника питани , блок управлени снабжен логическим элементом И-НЕ, импульсным модул тором , узлом задержки, первым и вторым ключами, имеющими различный тип проводимости , причем первый вход логического элемента И-НЕ соединен с выходом компаратора , второй вход подключен к выходу импульсного модул тора, соединенному с входом узла задержки, а выходом - к управл ющим входам первого и второго ключей, вход импульсного модул тора использован в качестве входа блока управлени , а выход узла задержки, соединенный с вторым входом компаратора, использован в качестве первого выхода блока управлени , кроме того, первый ключ через дополнительный источник питани , пол рность напр жени включени которого вл етс запирающей дл ключевого разр дного элемента, подключен параллельно к второму ключу, силовые выводы которого использованы в качестве второго выхода блока управлени , а в качестве полевого транзистора ключевого разр дного элемента использован полевой транзистор со статической индукцией.The goal is achieved by the fact that, in a high-frequency impulse regulator of DC voltage, containing a key regulating element connected in series between input and output pins and an LC filter, a key bit element made at the field effect transistor connected to the input of an LC filter is a block the control input connected to the output pins, the first output to the control input of the key regulating element, and the second output to the control input of the key bit, and the control unit It consists of a comparator, the first input of which is connected to a source of the reference voltage and an additional power source, the control unit is equipped with an AND-NOT logic element, a pulse modulator, a delay node, the first and second keys having different types of conductivity, and the first input of the logic element NID is connected to the comparator output, the second input is connected to the output of the pulse modulator connected to the input of the delay node, and the output to the control inputs of the first and second keys, the input of the pulse modulator is used as an input of the control unit, and the output of the delay unit connected to the second input of the comparator is used as the first output of the control unit; in addition, the first key is through an additional power supply, the polarity of the turn-on voltage of which is blocking for the key bit element , is connected in parallel to the second key, the power terminals of which are used as the second output of the control unit, and the field-transistor is used as the field-effect transistor of the key bit element Torr static induction.

На фиг,1 изображена блок-схема предлагаемого импульсного регул тора; на фиг.2 изображены эпюры токов и напр жений, п сн ющих работу регул тора.Fig. 1 shows a block diagram of the proposed pulse controller; Figure 2 shows the plots of currents and voltages, which remove the operation of the regulator.

Импульсный регул тор имеет 1 - ключевой регулирующий элемент; 2 - дроссель LC-фильтра; З - ключевой разр дный элемент , выполненный на полевом транзисторе со статической индукцией; 4 - рнденсатор LC-фильтра; Б - блок управлени ; 6 - источник опорного напр жени ; 7 - компаратор; 8 - логический элемент И-НЕ; 9 - импульсный модул тор; 10 -узел задержки; 11 - дополнительный источник питани ; 12 - первый ключ; 13 - второй ключ; 14 - обща шина дл входного и выходного напр жени .The pulse controller has 1 - key regulating element; 2 - LC filter choke; G - key bit element, made on a field-effect transistor with static induction; 4 - LC filter detector; B - control unit; 6 - reference voltage source; 7 - comparator; 8 - AND-NOT logical element; 9 - pulse modulator; 10-node delay; 11 is an additional power source; 12 - the first key; 13 - the second key; 14 is a common bus for input and output voltages.

Нафиг.2 прин ты следующие обозначени : 1 - напр жение на выходе импульсного модул тора; 2 - напр жение на входе клю- чевого регулирующего элемента; 3 - напр жение на выходе ключевого регулирующего элемента; 4 - напр жение на выходе компаратора; 5 - напр жение на выходе логического элемента И-НЕ; 6 - напр жение на входе ключевого разр дного элемента; 7 - напр жение на выходе ключевого разр дного элемента; И - ток, протекающий через электронный ключ,Figure 2 assumes the following notation: 1 — voltage at the output of the pulse modulator; 2 - input voltage of the regulating element; 3 - voltage at the output of the key regulating element; 4 - voltage at the comparator output; 5 - voltage at the output of the NAND gate; 6 - voltage at the input of the key bit element; 7 — voltage at the output of the key bit element; And - the current flowing through the electronic key

Предлагаемое устройство (см. фиг, 1) со- стоит из соединенных последовательно бипол рного транзистора 1, который выполн ет роль ключевого регулирующего элемента и LC-фильтра 2, 4, полевого транзистора со статической индукцией 3, кото- рый выполн ет роль ключевого разр дного элемента и подключен к входу LC-фильтра. Блок управлени 5 входом соединен с выходными выводами. Один выход блока управлени 5 соединен с переходом база-эмиттер бипол рного транзистора, а другой выход блока управлени 5 соединен с затвором-истоком полевого транзистора со статической индукцией 3, Блок управлени 5 состоит из источника опорного напр - жени 6, компаратора 7, логического элемента И-НЕ 8, импульсного модул тора 9, устройства задержки 10, дополнительного источника питани 11 и двух ключей 12, 13 выполненных на бипол рных транзисто- pax различной проводимости. Вход импульсного модул тора 9 соединен с выходными выводами устройства. Выход импульсного модул тора 9 соединен с входом устройства задержки 10 и с одним из входов логическо- го элемента И-НЕ 8. Выход устройства задержки 10 соединен с переходом база-эмиттер бипол рного транзистора 1 и одним из входом компаратора 7. Второй вход компаратора 7 соединен с источником опорного напр жени 6. Выход компаратора 7 соединен с другим входом логического элемента И-НЕ 8. Выход логического элемента И-НЕ 8 соединен с базами первого и второго ключей 12, 13, которые выполнены на бипол рных транзисторах различной проводимости. Первый ключ 12 через дополнительный источник питани 11, пол рность напр жени которого вл етс запирающей дл ключевого разр дного элемента 3, подключен параллельно к второму ключу 13, силовые выводы которого использованы в качестве второго выхода блока управлени .The proposed device (see FIG. 1) consists of a series-connected bipolar transistor 1, which serves as a key regulating element and an LC filter 2, 4, a field-effect transistor with static induction 3, which serves as a key gap. This element is connected to the input of the LC filter. The control unit 5 input is connected to the output pins. One output of control unit 5 is connected to the base-emitter junction of a bipolar transistor, and the other output of control unit 5 is connected to a gate-source of a field-effect transistor with static induction 3, Control unit 5 consists of a source of reference voltage 6, a comparator 7, a logic element NAND 8, a pulse modulator 9, a delay device 10, an additional power source 11 and two switches 12, 13 made on bipolar transistors of different conductivity. The input of the pulse modulator 9 is connected to the output terminals of the device. The output of the pulse modulator 9 is connected to the input of the delay device 10 and to one of the inputs of the AND-NE logic element 8. The output of the delay device 10 is connected to the base-emitter junction of the bipolar transistor 1 and one of the comparator 7. The second input of the comparator 7 connected to the source of the reference voltage 6. The output of the comparator 7 is connected to another input of the NAND gate 8. The output of the NAND gate 8 is connected to the bases of the first and second keys 12, 13, which are made on bipolar transistors of different conductivity. The first switch 12 via an additional power supply 11, the polarity of the voltage of which is blocking for the key bit element 3, is connected in parallel to the second switch 13, the power terminals of which are used as the second output of the control unit.

Регул тор работает следующим образом .The regulator works as follows.

При подаче отпирающего сигнала управлени с выхода импульсного модул тора 9 логический элемент И-НЕ мгновенно отпирает первый ключ 12, а к затвору полевого транзистора со статической индукцией 3 прикладываетс запирающее напр жение дополнительного источника 11. Отпирающий сигнал ключевого регулирующего элемента 1 поступает с выхода импульсного модул тора 9 с задержкой, учитывающей инерционность ключевого разр дного элемента 3. В момент отпирани ключевого регулирующего элемента 1 ключевой разр дный элемент 3 заперт, а ток нагрузки протекает по цепи: плюс входного источника питани , ключевой регулирующий элемент 1, дроссель 2 LC-фильтра, нагрузка и обща шина регул тоора 14. При подаче запирающего сигнала на ключевой регулирующий элемент 1 происходит процесс рассасывани избыточного зар да бипол рного транзистора и в течение этого времени ключевой регулирующий элемент 1 открыт. После запирани ключевого регулирующего элемента ток нагрузки замыкаетс по цепи: дроссель 2 LC-фильтра, нагрузку, ключевой разр дный элемент 3, который работает в инверсном режиме при запирающем напр жении на затворе. На интервале протекани инверсного тока происходит уменьшение до нул запирающего напр жени на затворе полевого СИТ-транзистора 3, что приводит к снижению сопротивлени сток-исток. Таким образом, за счет использовани СИТ- транзистора 3 в инверсном режиме, при запирающем напр жении на затворе, как прибора который не накапливает зар д, удалось устранить сквозные токи при отпирании ключевого регулирующего элемента 1, тем самым повысить КПД и надежность устройства в целом.When the triggering control signal is supplied from the output of the pulse modulator 9, the NAND gate instantly unlocks the first key 12, and the gate voltage of the additional regulator 1 is applied to the gate of the field-effect transistor with static induction 3 torus 9 with a delay that takes into account the inertia of the key bit element 3. At the time of unlocking the key regulating element 1, the key bit element 3 is locked and the load current is flows along the circuit: plus input power supply, key regulating element 1, choke 2 of the LC filter, load and common bus of the regulator 14. When the locking signal is applied to the key regulating element 1, the bipolar transistor absorbs and absorbs time key regulating element 1 is open. After locking the key regulating element, the load current closes along the circuit: LC filter choke 2, load, key discharge element 3, which operates in the inverse mode at the locking voltage at the gate. In the inverse current flow interval, the blocking voltage across the gate of the field SIT transistor 3 decreases to zero, which leads to a decrease in the drain-source resistance. Thus, by using the SIT transistor 3 in the inverse mode, with a blocking voltage on the gate, as a device that does not accumulate charge, it was possible to eliminate through-currents when unlocking the key regulating element 1, thereby increasing the efficiency and reliability of the device as a whole.

Claims

Invention Formula

A high-frequency DC voltage pulse regulator containing a key regulating element connected in series between input and output pins and an LC filter, a key discharge element made on a field-effect transistor connected to the input of an LC filter, a control unit connected to the output pins , the first output is from the control input of the key regulating element, and the second output is from the control input of the key bit, and block control

It consists of a comparator, the first input of which is connected to a voltage source and an additional power source, characterized in that, in order to increase efficiency and reliability, the control unit is equipped with an AND-NES logic gate, a pulse modulator, a delay node, the first and second the keys have a different type of conductivity, the first input of the logic element AND IS NOT connected to the comparator output, the second input is connected to the output of the pulse modulator connected to the input of the delay node, and the output to the control input am of the first and second keys, the input pulse

U

US

J. About

: G: -4i-4i

c h /

45.

L. 1

ABOUT

9

Bb

U

- iji- -Uj P, 1 y

.I ill I.

-U

five

The modulator was used as the input of the control unit, and the output of the delay node connected to the second input of the comparator was used as the first output of the control unit, in addition, the first key through an additional power source, the polarity of the turn-on voltage of which is blocking of the bit cell is connected in parallel to the second key, the power terminals of which are used as the second output of the control unit, and as the field effect transistor of the key bit cell are used static field effect transistor.

four

Ji

-and

; T

4j-Н

I

TIL -Hi

I

I I

1 I I

i- -U

I

-U