SU736072A1 - Импульсный стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к преобразовав тельной технике, а точнее к импульсным преобразовател м посто нного напр жени  в посто нное другой вепичиньи Оно может использоватьс  во вторичных источниках электропитани , в том числе и в стабилизированных., особенно целесообразно использование в тех случа х, когда входное напр жение превышает допустимое коллекторное напр жение силовых транзисторов, примененных в импульсном регул торе напр жени .

Известны импульсные стабилизаторы посто нного напр жени  l и 2.

Наиболее близким тахническим решением  вл етс  импульсный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий последовательный регулирующий транзистор, первый фильтрук;щий конденсатор, одной из обкладок соединенньШ с входным выводом , второй фильтрующий конденсатор, одной из обкладок соединенный с выходной цепью, сглаживающий дроссель с основной обмоткой, В1шюченной в выходгкую цепь регулирующего транзистора, и вспомогательной обмоткой имеющей маг нитную св зь с основной обмоткой, обратный диод, одним из электродов соединенный с общей точкой сглаживающего дроссел  и выходом регулирующего транзистора , блок управлени  регулирующим транзистором, .питаемый с выходных выводов 2j, Такой стабилизатор напр жени  облада&т невысокой надежностью.

10 Объ сн етс  это тем, что при запирании регулирующего транзистора и сопутствующему ему открытии дополнительного диода , напр нсение на регулирующем тран- ,5 зисторе кратковременно (на врем  разр да индуктивности рассе ни ) становитс  равным входному напр жению. Зто напр жение может оказатьс  больше допустимого импульсного коллекторного напр ж©{ш . Низка надежность стабилизатора и в

20 момент подключени  его к источнику питани , так как напр жение на закрытом регулирующем транзисторе того, что конденсатор вьрсодного фшхьтра еще не зар жеКг становитс  равныг-л вхсдноьгу Другим существенным недостатком,  вл ™ етс  тог чтс блок управлени  невозмокко питать с выходб. импульсного стэбкли затора напр жени  так как при Бключе шш В.ХОДПОГО напр жени  рег шируюшнй транзистор остаетс  выключенныМд ио скольку блок управлени  обесточен Необходимость иметь дополнительный тзточ НИК nviTaHHfl дл  запуска бл.ока упр  -ле-ни  усложн ет схему стабилизатора. Целью насто щего изобретени  йвл етс  повышениэ надежности импульсного стабшшзатора напр жени  и упрошгчке eix) запускас Дл  достнжани  указанной цели в санном выше стабилизаторе другие обкладки первого и второ1 о фи«ьтрук;(;,их конденсаторов соединены и к обшей точке И.Х соединени  подключен друхой .электрод обратного диода,5,а также один выходной выво.д введенного выпр мкт-; л  и одна КЗ обхшадок. .BBefieHi:-:oro допол-нитепьного кошденсатора, друга  об клад-ка KOTOporOs а также другой АЗЫКОДГГО. вывод указанного выпр мител  подклкэ- чен .к общей шинэ причем вспомогатэл ;----на  обмотка вкшоче а в диагональ .зь пр мпени . Кроме того, с целью улучшени  дина мическах характеристике между сглаж-.и-ва-юшйми дросселем и .вьгх:однь)мк в:ыво-дами ышючено  опо.пнительносг звене сглаживающего ф1Ш1эТра„ На фиГе 1 изобрагкена прин.1щп.кал.ьна  схема предлагаемого стабилизатора посто нного напр жени  но. фиг- 2 зав г-симости относительно.го н.апр  кеки  ita регулирующем транзисторе от итноск тельной дп.ительностй импульсов, рг.о.глекторного тока на фигэ 3 - вариант ;/прс ш,е1-1и  схемы импульсного стабилнзгп-ора напр жени . Регулирующий транзистор .1 под.1 :лю-чен к входному зажи1 -г 2 и точке (::ое-динени  обратного аиода -3 и OCHOB :OK об.моткн 4 сглаксиваюздего дроссаг.  5.,. Нагрузка преобразо.ватвп  под.К-Л оче5;а к точке соединени  основной обмотй:и 4 дроссап  5 и конденсатора 6 выходпого фильтра .н к входному .-1у 7 к I.o- торому также присоединен дополнптольньй конденсатор 8,. Конденсатор 9 входного фильтра соединен со .в.ходнь.м зажимом 2 и с общэй точкой сопдииени обратного диода -3 и конпетжаторов 6 и ,8 выходного и дополнителгзПоги филг-тро |Вс1томогател.на  обмогка .Ю с.глаживаг 24 ;г-го дроссел  5 имеюща  магнитную в зь с основной 4, 1юд1шючена к до полнительному конденсатору 8 через ыпр митель, образованный диодами 11, 12;13Д4 На блок 15 управлени  напр жение питани  подаетс  с посл5 довательио соединенных конденсаторов 6 и 8 вы:; одного и дополнительного фильтров, С выхода блока 15 управлени  1шпр{; к.енке поступает на в.ход регулирующего транзистора 1 Пупктиром. показано допопнктельное звено 16 зьг/содного фильтра b исходном состо нии напр жение на выходе стабилизатора равно нулю, блок -1.0 управлени  обесточен и ре.гулируютиий транзистор 1 закрыт« После подключени  с;табилизатора к источнику питани  происходит продесс быстро.го зар .да конденсаторов 9 и 8 входного и дополнительного фильтров, При этом в. напр жение делитс  па емкостном далиталэг образованном первчнслэнными ковдэпсаторами, и уста повивлюес  напр жение на HEX обратно пропорционально их емкост м Таким образом., к за.крыто№) регулирлпощему траиэистору 1 пр .кледьтаетс  только часть В.ХОДНОГО напр .жени , равна  н.а пр жепию на конд,енс;ггоре 9 входного ф -шьтра. По вившеес  напр жение на дополни- .г-г тьком конденсаторе 8 через кокде1г сатор 6 выходного фильтра поступаеа.па блок Л.5 упршэленн з который возбуж-даетс  Импульсный стабилизатор напр - - еш-1Я пераходйт в рабочий режим.о Б этом режиме напр жение на дополнитальном конденсаторе 8 поддерживаетс  с п-омо.пг.ыо .вспомогательной обмотки Ю схгпажквающего дроссг л  5, подютючегь. Ho.ii через в.ыпр миталь на диодах llj. 12,13Д4. . Напр жение на вспомогательной обмотке .10 определ етс  напр жением на основной обмотке 4 сглаживающехю дросс&п . о и зависит от соотношени  витков их Форма напр жени  на основной обмотке 4 представл ет собой в первом приближении пр моугольные знак о- чере,а чоациес  импульсьи; Отридател1-зНый импул-ьс напр жени  относител.ьно начала сбмат.киз обознйчанной точкой, воэл.ика .ет тогда когда рг;гулирутапщй транзистор .включен а обратный диод 3 aaiipi-riT, .а ветхичииа его равна )ад1.гости межд.;/ Б.ходньпуг   выходным напр жением пппобразоватап ., Положительн.ьп и:мпул1 с будет в том случае, когда транзистор 1 закроетс  и осноьиа  обмотка 4 подключитс  к конденсатору 6 вьсходного фильт ра с помощью обратного диода 3, открьь ваемого током намагничивани  дроссел  5. В это врем  иапр жзниэ на основной обмотке 4 равно напр жению на конденсаторе 6, Соотношение между амплитудами этого напр жени  и, следовательно, между амплитудами напр жени  на вспомогательной обмотке 1О зависит от вели .чины относительной длительности импуль сов коллекторного тока регулирующего . транзистора 1 в установившемс  режиме преобразовател . Если эта величина превышает 0,5, то амплитудное значение по ложительного импульса на вспомогательной обмотке 10 больше, чем отрицательного . В этом случае напр жение на дополнительном конденсаторе 8 устанавливаетс  во врем  выключенного состо ни  регулирующего транзистора 1 за счет энергии, накопленной в дросселе S. При этом будут открыты током намагничивани  обратный диод 3 и диоды 11 и 14 выпр мител . После включени  регулиру1ош .его транзистора 1 диоды 11 и 14 закроютс , а диоды 12 и 13 останутс  Б непровод щем состо нии, так как напр жение на дополнительном конденсаторе 8 будет превышать по величине напр жение на дополнительной обмотке 10 Дл  такого режима относительна  величина напр жени  на регулирующем транзисторе, равна  отношению напр жени  на закрытом регулирующем транзисторе к напр жению питани  стабилизатора , определ етс  выражением гдеУц - напр жение на закрытом Tpajfrзисторе; Е напр жение питани  стаб шиза- h - отношение числа витков допол нительной обмотки 1О к числу витков основной обмотки 4 сглаживающего дроссел  5; 0| - относительна  длительность импульсов коллекторного тока регулирующего транзистора 1. При вьшоде формулы переменные составл ющие напр жени  па конденсаторах не учитывались ввиду VLX малости по сравнению с посто нными составл1пощнми , а напр жение на з.акрытом fieryдирующс-м транзисторе было прин то равным напр жеимто на ко ща сатор8 9 входного фильтра. На фиг. 2 (крива  1) показана зависимость относительного напр жени  иа транзисторе от от носит ольной длительности импульсов KOjUisKTopHoro тока, измен ющейс  от О до 1,.дл  и пунктирной линией - дл  И 2, Если относительна  длительность импульсов коллекторного тока менее 0,5, то в этом случае амплитудное значение отрицательного импульса напр жени  на вспомогательной обмотке 1О дроссел  5 больше положительного,и напо жениэ на дополнительном конденсаторе 8 устанавливаетс  во В1шюченного состо ни  регулирующего транзистора 1. При этом обратный диод 3 закрыт, а диоды 12 и 13 открываютс  током зар да дополнительного конденсатора 8, который трансформируетс  из коллекторной цепи с помощью двухобмоточного дроссел  5, После запирани  регулирующего транзистора 1 током намагничивани  дросселем 5 вновь открьтаетс  обратный диод 3 и подключает к транзистору 1 конденсатор 9 входного ф тьтра а диоды 11 и 14 остан -тс  закрытыми. С учетом ранее сделанных допущений относительна  вэличипа напр жени  на транзисторе опредач этс  следующей форм- лой yjo . J с ип-п5 показана на Зависимость фиг. 2 (крива  2) сплошной линией дл  чо 1 и пунктирной линией дл  1 2. Таким образом, при увеличении относительной продолжительности импульсов коллекторного тока у от О до 0,5 напр жение на закрытом регулирующем транзисторе 1 предлагаемого стабилизатора измен етс  по кривой 2 (фиг. 2}j а после превышени  величины 0,5 - по кривой 1. Видно, что в любом случае коллекторное напр жение на регулирующем транзисторе 1 меньша напр жени  питани , причем с увеличением отношени  чистых, витков вспомогательной обмотки 10 к числу витков основной 4 дроссел  5 степень снижени  напр ЖЕ ни  возрастает. Однако следует, отметить что достигаетс  .это путем боль- шей загрузки по току регулирующего транзистора 1, Последнее не  вл етс  преп тствием дл  использовани  предлагаемого импульсного стабилизатора напр жени , так как промышленность освоила выпуск транзисторов, рассчитан- ных на большие токи. Кроме того, осуществл ют схемы достаточно надежного параллельного включени  транзисторов. Конденсаторы 9 входного фильтра и дополнительный конденсатор 8 (фиг, 1) образуют емкостной делитель напр жени  поэтому колебани  входного напр жени , особенно имеющие большую крутизну фронтов, могут проникнуть на выход ста билизатора напр жени . Дл  предотвраще НИН этого может быть использовано доп нительное звено сглаживающего фильтра 16, которое может бьггь собрано по лю бой схеме, В этом случае вход блока управлени  15 подключаетс  к выходу. дополнительного звена сглаживающего фильтра 16, Обычно величина вьпсодного напр жени  стабилизаторов близка к нижнек/ту пределу изменени  напр жени  питани  так что относительна  длительность импульсов коллекторного тока регулирую щего транзистора измен етс  в предалах .от 0,5 до 1,0. Дл  таки.х импульсных стабилизаторов напр жени  схема может быть упрощена путем исключени  диодов 12,13,14, На фиг. 3 изображен вариант упроще ной схемы импульсного стабилизатора напр жени . Схема содержит регулирующий транзистор 1, обратный диод 3, основную 4 и вспомогательк5Ю 10 обмот ки сглаживающего фильтра 5, конденсаторы выходного фильтра 6, входного 9 и дополнительного 8, выпр митель, об - разованный диодом 11, Цепь питани  блока управлени  15 подсоединена к вы ходу преобразовател  Дополнительное звено сглаживающего фильтра 16 имеет то же назначение, что и ранее,/ Во врем  закрытого состо ни  регулирующего транзистора 1 напр жение на аходном конденсаторе 9 устанав-пиваетс  равным напр жению питани  за вычетом напр жени  на вспомогательной обмотке 10, Поскольку в это врем  обратный диод 3 открыт током намагничивани  дроссел  5, то транзистор 1 оказьшаетс  подключенным к этому конденсатору и напр женке на нем мень ше напр жени  питани . После включени  транзистора 1 диоды 3 и 11 з.экры ваютсЯ|И конденсатор 9 отключаетс , поэтому напр жение на нем не измен етс , и в следующий цикл работы оно будет вновь подключено к транзистору. Относительна  в«1И-1ина напр жени  на закрытом регулирующем транзисторе определ етс  кривой 1 на фиг, это на пр жение всегда менъще напр жени  питани , приближа сь к нек-гу по мере уменг.- шени  . Импульсный стабгшизатор напр жени , благодар  описанному включению выпр мител , вспомогательной обмотки сглаживающего дроссел  и дополнительного конденсатора, обладает более высокой надё сностыо, чем известные. Повышение надежности достигаетс  за счет уменьшени  напр жени  на закрытом регулирующем транзисторе. Степень уменьшени  напр жени  на транзисторе зависит от отношени  числа витков вспомогательной обмотки к числу витков основной обмотки дроссел  сглаживающего фильтра. Например, при равном числе их { П 1) напр жение на зшсрнтом регулирующем транзисторе не превышает 66,66% напр жени .  питани , а при И 2-5О%. Важно отметить то, что в предлагаемом импульсном стабилизаторе, напр жение на регулирующем транзисторе меньще напр жени  питани  в любом режиме, будь то установивщийс  режим стабилизатора , или его пусковой режим, или моменты коммутации тока регулирующим транзистором. Предлагаемый импульсный стабилизатор напр жени  может быть использован даже в тех случа х, когда напр жение питани  превышает допустимое значение дл  регулирующего транзистора. Это расшир ет его область применени  и дает возможность создавать вторичные источники электропитани  по бестрансформа- торной схеме, рассчитанные на работе от сети переменного тока напр жением 38О В. Создание таках источников на базе известного импульсного регул тора невозможно по той причине, что к регулирующему транзистору в момент его запирани  прикладьшаетс  полное напр жение , а отечетственных переключаю- ЩИ.Х транзисторов, рассчитанных на такое напр жение, до насто щего времени нэт. Существенным прэим -ществом предлагаемогх импульсного стабилизатора напр жени   вл етс  также возможность подключени  цепи питани  блока упраы2ени  к еговыходус Это позвол ет отказатьс  от дополпитйпь-

иого источника питани  дл  блока управлени  и значительно упростить цеп  запуска стбилизатора .

По сравнению с извостной, схема предлагаемого стабилизатора напр жени  усложн етс  незначительно, добавл етс  только конденсатор и три диода.

Claims (2)

1. Импульсный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий последовательный регулирующий транзисторе пер™ вый фильтрующий ко11денсатор, одной из обкладок соединенный с аходнык вьшодом второй фильтрующий конденсатор, одной из обкладок соединенный с выходной цепью, сглаживающий дроссель с основной обмоткой, включенной в выходную цепь регулирующего транзистора, и вспомогательной обмоткой, имеющей магнитную св зь с основной обмоткой, обратный диод,одним из электродов соединен ный с общей точкой сглаживающего дроссел  и выходом регулирующего транзистора , и блок управлени  регулирующим транзистором, питаемый с выходных

выводов, о т л и ч л ю щ и и с   том, ЧТО} с целью пог5ьшл н ,  надежности и упрощени  процесса запуска, другие об сладки первого   второго фильтрую5 ЩИ.Х конденсаторов сойдинены, к общей точке RX соединени  подключен другой электрод обратного диода, а также один выходной вывод введенного выпр мител  к одна из обкладок введенного допел- 0 нательного кондтнсатора, друга  обкладка которого, а также другой выходной вывод указанного выпр мител  подключены к общей шина, причем, вспомогательна  обмотка включена в диагональ

5 выпр мител ,

2. Стаб шизатор по п, 1, о т л и чающийс  тем, что, с целью улучшени  динамических характеристик, сглаживающим дросселем и вы0 ходными выводами включено дополнительное звено сглаживающего фильтра.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 290379, кл. Н 02 М 3/155, 1970.

2,Авторское свидетельство СССР

№ 441632, кл. Н 02 М 3/155, 1975.

I