Импульсный стабилизатор переменного напряжения

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК б 114 С 05 Р гл Ъ ЛЬСЧВУ еский инго обслуж во СССР1973.СССР1975. ГОСУДАРСТВЕКНЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПЙОАНИЕ ИЗОБР(71) Московский технологичститут Министерства бытоввания населения РСФСР(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электрстехнике и может быть использованодля питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - расширение диапазона ргулирования и уменьшение коммутационных перегрузок. Энергия, запасеннаяв первой обмотке дросселя 1 за времяоткрытого состояния ключа 2, передается в нагрузку посредством второйобмотки дросселя 1 за время открытого состояния ключа 3. Управление ключами 2 и 3 осуществляется посредством узла 4 управления и логическогоинвертора 5. Для уменьшения коммутационных перегрузок имеются цепив виде обмоток дросселя 9 и диодно"резистчвных цепочек 10 и 11. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля питания радиоэлектронной аппара"туры.Целью изобретения является расши рение диапазона регулирования и1уменьшение коммутационных перегрузок.На чертеже представлена функциональная схема импульсного стабилизатора переменного напряжения.Стабилизатор содержит дроссель1, двухполярные ключи 2 и 3, узел4 управления, логический инвертор 5,конденсатор 6, Каждый из двухполярных ключей 2 и 3 состоит из диодноговыпрямительного моста 7, однополярного ключевого регулирующего элемента 8, обмотки 9 дополнительного дрос-селя, диода 10 и резистора 11. К выходу стабилизатора подключена нагрузка 12. Первая обмотка дросселя 11подключена к входу стабилизаторачерез двухполярный ключ 2, а втораяего обмотка 12 соединена с выходом 25стабилизатора, шунтированного конденсатором 6, через двухполярный ключ 3.Выход стабилизатора подключен к входу узла 4 управления, выход которойсоединен с управляющим входом ключа 302 и через логический инвертор 5 подключен к управляющему входу ключаЗ.Причем оба двухполярных ключа выполнены в виде выпрямительного моста7 в диагональ постоянного тока кажФ35дого из которых включены последовательно соединенные однополярный ключевой регулирующий элемент, напримертранзистор 8, и одна из обмоток дополнительного двухобмоточного дросселя 9, каждая из которых шунтирована последовательно соединеннымидиодами 10 и резистором 11. При этомотношение витков обмоток дросселя1 равно отношению витков обмоток дополнительного дросселя 9.Стабилизатор работает следующимобразом,Частота переключения ключей 2 и3 выбирается на много выше частотыпитающей сети, а поскольку на их управляющие входы поступают инверснопротивоположные сигналы, открываютсяони попеременно.При открытом ключе2 в обмотке дросселя 1.1 протекаетток и в нем накапливается избыточнаяэлектромагнитная энергия. Ключ 3 вэтом режиме закрыт и нагрузка 12потребляет энергию, запасенную конденсатором 6.После закрывания ключа 2 начинается протекание тока через открывшийся ключ 3 и обмотку дроссе-. ля 1.2, сопровождающееся переходом энергии, накопленной в дросселе 1 в конденсатор 6 и нагрузку 12.Величина вольтосекундной площади на обмотках дросселя 1 во время открытого состояния ключа 2 равна и противоположна по знаку вольтсекундчой площади на них во время открытого состояния ключа 1 на первую обмотку дросселя поступает синусоидальное сетевое напряжение, форма выходного напряжения представляет из себя ломанную кривую, огибающая которой может как угодно близко приближаться к синусоиде, амплитуда которой зависит от отношений витков вторичной и первичной обмоток дросселя 1 и скважности импульсов на выходе схемы 4 управления.Постоянная амплитуда переменного напряжения поддерживается автоматически узлом 4 управления, изменением скважности импульсов на ее выходе. Если входное напряжение уменьшилось или уменьшилось сопротивление нагрузки,схема управления начинает изменять скважность в сторону увеличения длительности открытого состояния ключа 2 и уменьшения длительности паузы, Таким образом, увеличивается энергия,запасаемая дросселем 1 и передаваемая во время паузы в нагрузку.В результате амплитуда выходного напряжения остается постоянной.При увеличении входного напряжения или увеличении сопротивления нагрузки узел управления укорачивает импульс тока, протекающий через обмотку дросселя 1, 1 и увеличивает длительность паузы. При этом амплитуда выходного напряжения также остается постоянной,Чтобы исключить возможные коммутационные перегрузки по току, когда один из двухполярных ключей 2 и 3 уже открылся,а второй не успел еще закрыться, каждый из них выполнен в виде выпрямительного диодного моста 7, в диагональ постоянного тока которого включены последовательно соединенные диодом 10 и резистором 11.Токи через первую и вторую обмотки дополнительного дросселя всегда не меньше, чем соответствующие токи через первую и вторую обмотки дрос1361523 формула изобретения дросселя. Составитель О.ОвсянниковРедактор Н.Рогулич Техред М.Дидык . Корректор С.Шекмар Заказ 6282/47 Тираж 863 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 селя 1. Это соотношение не меняется при переключении ключей 2 и 3, так как дроссели 9 и 1 выбираются с одинаковым отношением витков первой и второй обмоток. Разностные токи,равные разности токов в соответствующих катушках дросселей 9 и 1,протекают по цепям: обмотки дополнительного дросселя 9, диоды 10, резисторы 11, Поэтому при переключении ключей 2 и 3 на них не возникает коммутационных перегрузок по напряжению.Во время переходного процесса при переключении двухполярных ключей 2 15 и 3, когда оба транзистора 8 открыты, практически все входное напряжение падает на первой обмотке дросселя 9, а все выходное - на второй.При этом токи через обмотки дросселя 9 начи нают увеличиваться, увеличивая энергию в дросселе 9, так как на обоих обмотках падает положительное напряжение. Но поскольку ток через ключи 2 и 3 не превышает токов соответст венно через первую и вторую обмотку дросселя 9, которые не могут измениться мгновенно, тем самым исключаются коммутационные перегрузки по току во время переходного процесса. 30После окончания переходного процесса избыточная энергия, наполненная дросселем 9 за время переключения и определяемая токами в его обмотках, рассеивается на диоды 10 и резисторы 11, При этом параметры резисторов 11 выбираются так,чтобы до следующего переключения ключевых элементов разностные токи стали равными нулю. 40 Благодаря введенным средствам увеличивается диапазон регулирования выходного напряжения и обеспечивается возможность гальванической развязки между входом и выходом стабилиза тора. Кроме того, построение схемы позволяет о 1 тимизировать режимы ключевых элементов. за счет оптимального выбора отношения витков обмотокдросселя 1,что особенно важно в техслучаях, когда требуется стабилизировать напряжение, амплитуда которогозначительно отличается от амплитудывходного напряжения. Достоинством устройства является также отсутствие коммутационных перегрузок,что увеличивает надежность схемы и уменьшаетпотери в ней,Импульсный стабилизатор переменного напряжения, содержащий последовательно включенные между входными выводами дроссель и двухполярный ключ, выполненный в виде диодного моста с диагональным включением регулирующего элемента, управляющий вход которого подключен к выходу узла управления,.входом подключенного к выходным выводам, второй двухполярный ключ, подключенный к одному из выходных выводов, конденсатор, подключенный параллельно выходным выводам, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазона регулирования и уменьшения коммутацион ных перегрузок,в него введены логический инвертор, включенный между выходом узла управления и управляющим входом регулирующего элемента второго двухполяр ого ключа,выполненного аналогично первому,дроссель снабжен второй обмоткой, включенной между вторым двухполярным ключом и другим выходным выводом, а регулирующие элементы указанных ключей выполнены в виде транзистора, в силовые цепи которых включены шунтиро-. ванные диодно-резистивными цепямн обмотки введенного дополнительного