Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к источникам вторичного электропитания, и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повьппение надежности и уменьшение f 0/ пульсаций выходного напряжения стабилизатора . Регулирующий элемент (РЭ) 1 включен между входным выводом и от водом дросселя 2 LC-фильтра. Такое включение РЭ 1 позволяет уменьшить напряжение на нем, что приводит к повышению надежности стабилизатора и позволяет также исключить скачкообразное изменение тока в дросселе 2, скорость изменения которого определяется индуктивностью вспомогательного дросселя 6 и коэффициентом трансфор- ; мации дросселя 2. Величина пульсаций, обусловленных наличием собственной индуктивности конденсатора 3 LC-фильтра , имеет малую величину. При данном уровне пульсаций можно также уменьшить габариты стабилизатора за счет уменьшения габаритов LC-фильтра. 1 ил. о -h 0 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1449973 А 1 (59 4 С 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4191999/24-07 (22) 04.02.87 (46) 07.01.89. Бюл.N- 1 (72) И.В.Фомин, В.М.Шевцов и 10.È.Сарычев (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1291946, кл. С 05 F 1/56, 1985.

Авторское свидетельство СССР

9 1081631, кл. С 05 Р 1/56, 1983. (54) ИЮ1УЛЬСННЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к.источникам вторичного электропитания, и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения— повьпнение надежности и уменьшение пульсаций выходного напряжения стабилизатора. Регулирующий элемент (РЭ)

1 включен между входным выводом и отводом дросселя. 2 LC-фильтра. Такое включение РЭ 1 позволяет уменьшить напряжение на нем, что приводит к повышению надежности стабилизатора и позволяет также исключить скачкообразное изменение тока в дросселе 2, скорость изменения которого определяется индуктивностью вспомогательного дросселя 6 и коэффициентом трансфор-: мации дросселя 2. Величина пульсаций, обусловленных наличием собственной индуктивности конденсатора 3 LC-фильтра, имеет малую величину. При данном уровне пульсаций можно также уменьшить габариты стабилизатора за счет уменьшения габаритов LC-фильтра. 1 ил.

1449973 (4 i )

Д Ьь|кк

+4 где — uW

U» n

««

Ь коэффициент трансформации в дросселе 2;

55 число витков дросселя 2 до и после отвода соответственно;

Изобретение относится к электро" технике, а именно к источникам вто.ричного электропитания, и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение пульсаций выходного напряжения стабилизатора.

На чертеже приведена схема импуль- 10 ского стабилизатора постоянного напряжения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент (P3) 1, LC-фильтр, состоя щий из накопительного дросселя 2 и ,конденсатора 3 коммутирующий диод 4 и дополнительный диод 5, вспомога .,тельный дроссель 6 и блок 7 управ»ления. 20

РЭ 1 включен между первым входным выводом и отводом дросселя 2. К управляющему входу;РЭ 1 подключен вы« ,ход блока 7 управления, выполненный, например, на микросхеме 142ЕП1, 25 вход которого соединен с выходными выводами. Выход LC-фильтра подключен к выходным выводам, а вход шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно соединенных вспомогательного дрос- ЗО селя 6 и коммутирующего диода 4.Дополнительный диод 5 включен в том же направленияя, что и коммутирующий диод 4, между отводом дросселя 2 и общей шиной.

Стабилизатор работает следующим образом.

Во время открытого состояния РЭ 1 через часть обмотки накопительного дросселя 2 протекает ток I РЭ 1.

Одновременно происходит накопление энергии в дросселе 2, По команде с блока 7 управления РЭ 1 закрывается и ток части обмотки дросселя 2 замыкается через дополнительный диод 5 45 и нагрузку. При этом к дросселю 6 прикладывается часть напряжения обмотки дросселя 2 и через него начинает протекать нарастающий ток, скорость нарастания которого определяется из выражения. (1юм) is тыкв Г (2) где 51 - величина уменьшения тока в обмотке W дросселя 2;

"о - время нарастания тока so вспомогательном дросселе 6.

Величина Ьi находится иэ соотношения

I W (W, +W) (I,»ai,),(3) где Е -. величина тока через РЭ 1 т при его выключении.

Тогда (4) и для тока Е через РЭ 1 справедливо выражение

I„- Ет Ký,+ (Iò - ai ). (1 K ) откуда

1+n

Ет Ем 1+

n у (6) где Iö - ток нагрузки;

К - коэффициент заполнения имз пульсов на выходе фильтра.

С учетом (6) выражение (4) для уменьшения тока представляется в виде

Д1 и (7)

l+n К

Время с нарастания тока во вспомогательном дросселе 6 находится из выражения (1) при условии, что ток изменяется от нуля до .%

I »

1 и (8) т 1,1, + У н

Из этого выражения,- L 1

<. = — I о и "n(1+nK>) (9) Ь - инпуктивность дросселя

6;

- мгновенное значение тока

Wq в обмотке дросселя 2 с числом витков W и во включенном последовательно с этой обмоткой дросселе 6;

U - выходное напряжение стан билизатора.

Ток через часть обмотки, расположенной после отвода, при выключении

РЭ 1 уменьшается со скоростью

Э 1449973

В результате выражение (2) для скорости уменьшения тока в полуобмотке с числом витков У записЫвается в виде (— -л) —. n .Ьiw UM г (! 0)в выкл Ь

Известно, что

Uex 1 Kъ+ п1 Кз (16) 5

1!и + Иэ где д n+ 1.

Через время а закрывается диод 5 и накопительный дроссель 2 начинает от- 10 давать энергию в нагрузку через дроссель 5 и диод 4 ° В момент открывания

РЭ l сквозной ток через него не про» текает, так как диод 5 закрыт, а в цепи диода 4 установлен дроссель 6, ток которого при открывании направлен встречно сквозному току.

Скорость изменения тока через дроссель 6 при открывании РЭ 1 равна 20

Uн Qn + Kâ

Ue« i + n K3

С учетом (17) выражение (15) принима» ет вид (д1 Ф) ,1 e«a

»

" K3

d lwa

dt )вмхл

Следовательно, при расчете пульсации при n 1,. что имеет место в реальных устройствах, за расчетную скорость изменения тока в обмотке дросселя 2 с числом витков W необходимо принимать (diw )

d t в«л

Usx + (Uex - UM n

Я где Бв« - входное напрюкение.

Сравнивая (10) и (1!), получают, 25 что скорость изменения тока в обмотке дросселя 1 с числом витков W макси-.. мальна в момент включения РЭ1, Скорость изменения тока в обмотке дросселя 2 с числом .витков М равна

J ° (12} (diwa)

d t вкл

Переписывают выражение (14) с уче том (16) ! °

alwx> U M n, вкл К (18) Для сравнения максимальной скорости изменения тока в обмотках дросселя 2 в известном и в предлагаемом устройстве определим отношение этих величин

I где 2 - время изменения тока в дрос1 35 селе 6 при включении РЭ1.

Время с, определяют из (11) при условии, что в дросселе 6 ток изменяЬ ется от значения до нуля

1+n

40 (diw

dt выкл. известное (d

d t вькл. Ореллрс

1 L

Тд и

45 () с (U n) U> с„KM к

Кв !. где - время спада Фока через РЭ

50 от тока Х1, до нуля;

К„ — сопротивление нагрузки стабилизатора.

Для эффективного ограничения сквозного тока обычно выбирают

1+ (1- — ).n

Пм

Пьх — 10с

К а31 (20) (15) в

UM и

Uex где св — постоянная времени коммутирующего диода 4. (1+n) (Пвх + (Ue» - Пя)п Г (13) таким образом в ®2, Бфх + U x UQ ILln

dt в«л L (14)

Разделив (14} на (10), получают (J iw

d t в в Uââ 0 в 0 1 и diw ) U„° и в икл

Переписывают (16) в виде

73 6 на регулирующем элементе и уменьшить уровень пульсаций на выходе или при данном уровне пульсаций уменьшить габариты за счет уменьшения габаритов LC-фильтра. фо рмула изобретения

Составитель А. Волкова

Техред М. Дидык Корректор В.Бутяга

Редактор В.Данко

Заказ 6967/48 Тираж 866 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35» Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,,4

14499

С учетом (20) получаем, что в—

Предлагаемом устройстве скорость изменения тока в обмотке дросселя 2

C в 10 К вЂ” — раз меньше чем в извест- 5

» с<

Ном устройстве.

Если в качестве коммутирующего иода 4 выбран диод КД213А, а в каестве РЭ1 — транзистор КТ908А, то !

"ф 0 23 сп 0» 1 !

С учетом того, что Кз = 0,2 - 0,9, получают мин альное численное эна- 15 чение отношения (19), равное 4,6.

Таким образом, величина пульсаций, обусловленных наличием собственной индуктивности конденсаторов LC-@mm ра, в предлагаемом устройстве по 20 меньшей мере в 4,6 раза меньше, чем в известном. В то же время величина напряжения U на ругелирующем элерэ менте не превышает напряжения питания U „. 25

Использование предлагаемого стабилизатора позволяет повысить надежность источников вторичного электропитания за счет уменьшения напряжения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент» один силовой вывод котороro подключен к первому входному выводу, а управляющий вхоц подсоединен к выходу блока управления, вход которого подключен к выходным выводам

LC-фильтр, выход которого соединен с выходными выводами„ а вход шунтирован целочкой, состоящей из последовательно соединенных вспомога- . тельного дросселя и коммутирующего диода, дополнительный диод» включенный между отводом дросселя ЬС-фильтра и общей шиной, о т л и ч а ю щ и и г. с я тем, что, с целью повьппения надежности и уменьшения пульсаций выходного напряжения ° другой силовой вывод регулирующего элемента подключен к отводу дросселя LC-фильтра.