Импульсный регулятор напряжения

 

Изобретение может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит входной 1, общий 2 и выходной 3 выводы для подключения источника питания 4 и активно-индуктивной нагрузки 5, ключевой транзистор б, источник управляющего сигнала 7, обратный диод 8, шунтирующую его цепь из последовательно соединенных диода 9 и конденсатора 10, цепь рекуперации из последовательно соединенных диода 13 и дросселя 14, конденсатор 11, одним выводом соединенный с дросселем 14, а другим - с входным выводом, а также дополнительно введенный диод 12. При выключении транзистора 6 конденсаторы 10,11 ограничивают скорость нарастания напряжения на нем, а при включении - соединяются в последовательную цепь и через дроссель 14 колебательно перезаряжаются, возвращаясь в первоначальное состояние. Процесс перезарядки конденсаторов 10, 11 не зависит от среднего напряжения на нагрузке 5. и ток перезарядки не протекает через нагрузку 5. 2 ил. (Л С 00 ю о ч 00 ел со

СОЮЗ COAL" ВСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

1820985 АЗ

% Ф (я)5 Н 02 M 3/145

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ грузку 5. 2 ил. (21) 5008209/07 (22) 12.11.91 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (76) В.М,Боровиков и Ю,И.Красников (56) Моин В.С. и др. Стабилизированные транзисторные преобразователи, М.: Энергия, 1972, с.346, рис. 9 — 18а.

Авторское свидетельство СССР

М 1159124, кл. Н 02 M 3/157, 1984.

Авторское свидетельство СССР

hL 1201977, кл. Н 02 М 3/145, 1985, (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Сущность изобретения: устройство содержит входной 1, общий 2 и выходной 3 выводы для подключения источника питания 4 и активно-индуктивной нагрузки 5, ключевой транзистор 6, источник управляющего сигнала 7, обратный диод 8, шунтирующую его цепь из последовательно соединенных диода 9 и конденсатора 10, цепь рекуперации из последовательно соединенных диода 13 и дросселя 14, конденсатор 11, одним выводом соединенный с дросселем 14, а другим— с входным выводом, а также дополнительно введенный диод 12. При выключении транзистора 6 конденсаторы 10, 11 ограничивают скорость нарастания напряжения на нем, а при включении — соединяются в последовательную цепь и через дроссель 14 колебательно перезаряжаются, возвращаясь в первоначальное состояние. Процесс перезарядки конденсаторов 10. 11 не зависит от среднего напряжения на нагрузке 5. и ток перезарядки не протекает через на1820985

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания;

Цель изобретения — уменьшение пульсаций тока в нагрузке и расширение диапазона регулирования, На фиг. 1 представлена схема предлагаемого импульсного регулятора напряжения; на фиг, 2 — кривые токов и напряжений.

Импульсный регулятор напряжения (фиг.1) содержит входной 1, общий 2 и выходной 3 выводы для подключения, соответственно, источника питания 4 и активно-индуктивной нагрузки 5, ключевой транзистор 8, источник управляющего сигнала 7, обратный диод 8, шунтирующую его цепь из последовательно соединенных диода 9 и конденсатора 10. шунтирующую транзистор 6 цепь из последовательно соединенных конденсатора 11 и диода 12, цепь рекуперации из последовательно соединенных диода 13 и дросселя 14.

Импульсный регулятор напряжения работает следующим образом.

Источник управляющего сигнала 7 включает и выключает транзистор 6, поддерживая на нагрузке 5 требуемое среднее напряжение (ток) за счет. изменения скважности включенного состояния транзистора

6, Когда транзистор 6 выключен, ток протекает через нагрузку 5 и обратный диод 8. напряжение на конденсаторе 11 равно напряжению источника питания 4, напряжение на конденсаторе 10 равно нулю, ток I<4 в дросселе 14 цепи рекуперации отсутствует, С момента to (см,фиг.2) отпирания транзистора 6 начинается процесс запирания обратного диода 8, и ток 4 транзистора 6 нарастает до момента t> окончания процесса восстановления обратного сопротивления диода 8. С момента 11 напряжение 0в на открытом транзисторе 6 спадает почти до нуля (точнее, до остаточного напряжения), и нагрузка 5 подключается к источнику питания 4. В это время начинается резонансная перезарядка конденсатора 11 и.конденсатора.10 по цепи: конденсатор 11, открытый транзистор 6, конденсатор 10, диод 13, дроссель 14, При этом ток I> транзистора 6 равен сумме токов I14 дросселя 14 и I5 нагрузки 5.

В случае йдеальности применяемых элементов и равных емкостей конденсаторов 11 и 10 через время т= t2-ti конденсатор

11 полностью разрядится, конденсатор 10 зарядится до напряжения источника питания 4, к диоду 13 будет приложено обратное напряжение и произойдет его запирание, При этом т — л (i" где L -- индуктивность дросселя 14:

С вЂ” емкость конденсаторов 10 и 11.

В момент 1з начинается процесс выключения транзистора 6. ток ig начинает уменьшаться, открываются диод 9 и диод 12.

Разность токов I -ie заряжает конденсатор

11 и разряжает конденсатор 10. В момент времени тд, когда напряжение на конденсаторе 11 возрастает до, напряжения источника U4, а напряжение на конденсаторе 10 упадет до нуля, откроется обратный диод 8, ток замкнется.по цепи нагрузка 5 — обратHbIA диод 8, и произойдет запирание диодов

9, 12. В момент времени t5 транзистор 6 начнет отпираться, и т.д.

Таким образом, если время открытого состояния ключа больше т,то независимо от времени закрытого состояния ключа (другими словами, независимо от среднего напряжения на нагрузке) перед моментом выключения транзистора 6 конденсатор 11 будет полностью разряжен, а конденсатор

25 io заряжен до напряжения источника питания 4, что обеспечивает малые динамические потери в транзисторе 6 в момент его выключения и, =ледовательно. работоспособность ИРН при любой скважности работы транзистора 6. Ток !14 перезарядки конденсаторов 11 и 10 замыкается через включенный транзистор 6 и не протекает через нагрузку 5 (см.фиг.1).

Применение изобретения позволяет расширить диапазон регулирования выходного напряжения ИРН и уменьшить пульсации тока в нагрузке.

Кроме того, увеличиваются надежность и КПД импульсного регулятора напряжения, 40 т,к. существенно (в 2-4 раза) уменьшается ток перезаряда емкостей 10, 11 в сравнении с прототипом в диапазоне регулирования последнего; при включении. транзистора 6 конденсаторы 1О, 11 работают параллельно, 45 а при их перезарядке они соединяются последовательно.

Наиболее целесообразно применение данного изобретения в импульсных регуляторах напряжения, работающих непосредственно от выпрямленной промышленной сети.

Формула изобретения

Импульсный регулятор напряжения, содержащий входной, общий и выходной выводы для подключения соответственно источника питания и активно-индуктивной нагрузки, ключевой транзистор, коллектором подключенный к входному выводу, а базой — к источнику упрлвл ннщего сигнала, 1820985 46

Составитель В.Бровкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,Петрова

Редактор

Заказ 2044 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ, СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 обратный диод. включенный между общим выводом и эмиттером транзистора и эашунтированный цепочкой из последовательно соединенных первого конденсатора и первого диода, включенного в том же направлении, цепь рекуперации, выполненную в виде последовательно соединенных дросселя и второго диода, включенного в том же направлении, что и обратный диод, а также второй конденсатор, одним выводом соединенный со свободным выводом указанного дросселя, причем свободный вывод второго диода подключен к общей точке соединения укаэанных первых конденсаторов и диода. отличающийся тем, что дополнительно введен третий диод, включенный в обра.5 ном направлении относительно второго диода между общей точкой соединения дросселя с вторым конденсатором и общей точкой соединения обратного диода, эмиттера, транзистора и первого конденсатора, 10 образующей указанный выходной вывод, причем другой вывод второго конденсатора соединен с входным выводом.