SU961473A1 - Ключевой стабилизатор напр жени - Google Patents

Description

(54) КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относитс  к области эпектротех}шки и может быть использовано в качестве стабилизированного источника питани  в раз .личных радиотехнических устройствах. Известены ключевые стабилизаторы, состо щие из ключевого злемента, LC-фильтра и пре1образовател  с трансформатором, имеющим первичную и выходную обмотки {Ц. в зтих устройствах при высокой частоте переключени  возникают значительные потери при переключении за счет больших сквозных токов из-за инерционности ключевого злемента и разр дного (рекурационного) диода, что снижает КПД устройства. При высоких эходных напр жени х необходимо выбирать ключевой элемент разр дный (рекуперационный) йиод, элементы LC-фильтра на напр жение, равное U- . Уве личение рабочих напр жений приводит к исполь зованию высоковольтных полупроводниковых приборов, обладающих низкими частотными свойспгаами (значительными временами восстановлени  закрытого состо ни ), что также приводит к (шижению КПД. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению  вл етс  ключевой стабилизатор напр жени  2, состо щий из ключевого злемевта, подключенного входом к одной входной клемме, а выходом - к точке соединени  коммутирующего злемеита и LC-фильтра, а друга  входна  клемма подключена к другому выводу коммутирующего злемента, и преобразовател  напр жени  с т{ ансформатором, имеюпр1М первичную обмотку и вторичную, подключенную к выходным клеммам, а вход преобразовател  подсоединен к выходу LC-фильтра. Недостатками, данного ключевого стабилизатора  вл ютс  значительные потери МОЕЦНОСТИ щп переключении за счет больпгах сквозных токов из-за инерционности ключевого злемента и разр дного диода, что снижает КПД устройства: , а также значительные рабочие напр жени  на злементах устройства. Цепью изобретени   вл етс  повыщеиие КПД и уменьшение рабочих напр жений на злементах схемы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в него введены дроссель и коммутирующий эле3961473

мент, выполненный в виде двух параллельнь|х цепочек из соединенных последовательно двух диодов, точки соединени  которых подключены к дополнительно введенным отводам первичной обмотки трансформатора, при этом обе цепочки s включены параллельно LC-фильтру, а Дополнительный дроссель включен между другим выводом коммутирующего элемента и конденсатором LC-фипьтра,

На фиг. 1-10 представлены схемы конкрет- 10 ного выполнени  ключевого стабилизатора, в который вход т ключевой элемент 1, LC- фильтр 2, преобразователь 3с трансформатором 4, имеющим первичную (Wl+W2+Wl)и вь1ходную обмотки, дроссель 5 и две пары диодов 6 5 и 7, соединенных последовательно и ктами соединени  подклченных к дополнительного введенным отводам первичной обмотки трансформатора 4, при этом пары диодов 6 и 7 включены параллельно LC-фильтру 2, а дроо - 20 сель 5 включен между точкой соединени  пар диодов 6 и 7 и конденсатором LC-фильтра 2.

Уствойство работает следующим образом.

При подключении ключевого стабилизатора к посто нному напр жению ключевой эле- 25 мент 1 открываетс , а ранее открьпый диод б находитс  в режиме расса сьшани  .неосновнь1х носителей (интервал 1 фиг. 5). Ток через ключевой элемент 1 протекает по цепи: даод 6 часть первичной обмотки (Wj +Wi) трансформа- зо тора 4 - транзисторы преобразовател  3 дроссель 5. Величина сквозного тока ключево го элемента 1 ограничиваетс  дросселем 5 до величины

т - U . п „

ku. Р

S

где LS индуктивность дроссел  5;

Тр - врем  рассасьшани  неоснойньЬс носителей в области без диода 6; Е - напр жение на входе стабилизатора;

Wa4. . .

п -л. коэффициент трансформации;

и - напр жение на части первичной обмотки ( трансформатора.

Далее диод б переходит в режим восстановлени  обратного сопротивлени  (интервал 11, фиг. б), энерги , накопленна  в дросселе 5, возвращаетс  через диод 7 в нагрузку (протекает ток через диод 7). Ток через ключевой элемент 1 шадает экспоненциально с посто нной времени, прО1Ю1 цюнальной ;времени восста- 50 новлени  ощода б. Далее возврат энергии в нагрузку прекращаетс  (U U (l-n)) (интервал 111, фиг. 7), диод б восстанавливает закрытое состо ние, диод 7 закрьп. Цри отключении ключевого элемента 1 начинаетс  разр д основ; 55 ного дрэссел  LC-фильтра 2 Через днод б и вспомогательного через диод 7 (интирвал IV, фиг. 8). После разр да дроссел . 5 диод 7

о11слючаетс , а дроссель LC-фильтра 2 продол жает разр жатьс  через диод б (интерв.л V, фиг. 9). Рабочие напр жени  на элементах схем приведены на фиг. 2, 3, 4.

Максимальное рабочее напр жени  на ключевом элементе не превыщает Е - U С2п-1) Е.

Выходное напр жение определ етс  (на вход преобразовател  3)

.. Т -0

-

где Т - период переключени ;

8 - длительность паузы.

Ток через транзистор (ключевой элемент 1)

Е Ttr-e) U т

I 3 (T-nsi pI тмГе

где R э - приведенное сопротивление нагрузки в выходы L( фильтра,

Коэффициентэпульсаций, св занный с небеоконечностью L LC-фильтра 2 . 9

(1-п).

К

Пл IbUC

Кэ U-tiyiT-nQ)

При

L 2п

пульсации, св занные с небесконечностью L LC-фильтра 2, не про вл ютс .

В дальнейшем все процессы повтор ютс  с тем лищь исклююнием, что задействуютс  два других диода б и 7 и транзистор преоб шэовател  3.

Изменением величины паузы в рабочем периоде Т стабилизируетс  выходное напр жение ключевого .стайшизатора. Введение дроссел  5 позвол ет ограничивать импульс сквозного тока ключевого элемента 1 до любой необходимой величины (к. Р

Claims (2)

1. Формула и зоб ре тени 

   Ключевой стабилизатор напр жени , Содержащий ключевой элемент, подключенный входом к одной входной клемме, а выходом - к точке соединени  одного вывода коммутирующего злемента и ЬБ-фильтра, а друга  вхо; на  клемма подключена к другому вьшоду коммутирующего элемента, и прео.бразователь напр жени  с трансформатором, имеющим первичную обмотку и. вторичную, подключенную к выходным клеммам, а вход преобразовател  подсоедииен к выходу LC-фшьтра , отличающийс  тем, что, с целью повьппени  КПД и уменьщени  раёочих напр жений на элементах схемы, внего введеHbi дополнит ный дроссель, йоммутируюпдай элемент вьшолнен в виде двух параллельных цепочек, кажда  из которых вьшолнена из соединенных последовательно двух диодов.

   5 %1473«

   точки ооед йенн  которых полслюче ы к вве-Источники информации,

   деи ым отводам первичтй обмотки тртсфор-ЩвЯгпк во ви мапие при экспертиэе

   матора, при этом обе цепочки вкпшеиы парал-1. Авюрское свидетельство СССР К 467338,

   лепыю LC-фильтру, а дооолиитепьиый дросселькл. G 06 F 1/56, 1974.

   вклкпен между другим выводом коммутирую $
2. 2. Авторское сй1дотелктво СССР N 66S299,

   щего элемента и ко пе сатором 1С-фшьтр«.кл. G 06 F 1/56 1978.

   f-«f

   961473

   ff/Гн

   С

   ч