Устройство для регулирования постоянного напряжения

СОН)3 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) 3270 Ш 4 С 05 Г 1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ский инстилаШведский РОВАНИЯ ДЛЯ РЕГУЛЯЖЕНИЯе относитспитания ра(57) Изобретениным источникам к вторичоаппараГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент США У 4017784кл. Н 02 М 3/335, 1977.Патент США 9 4263642,кл. Н 02 Н 3/335, 1981. туры. Целью изобретения является повышение качества стабилизированногонапряжения путем уменьшения помех,возникающих при регулировании постониного напряжения на нагрузке. Цельдостигается за счет того, что устройство работает практически без сквозных токов выпрямительных диодов 9.Изменение напряжения на выходе дросселя 19 может произойти только послеравенства нулю тока дросселя, а значит и тока выключающего диода. Врезультате включение соответствующегодиода происходит только после устранения тока в выключающемся диоде.Блок 14 управления содержит компаратор 23, подключенный соответствующими входами к входам 13 и 22 устройства упранления и входу 24 подачи опорного напряжения, преобразователь 25 напряжение - частота, делители 26 частоты, схемы 27 И и формирователи 26 импульсон управления.Компаратор 23 (фиг. 2) содержит операционные усилители 29 и 30 разностных напряжений, соединенные соответствующими входами с входами 13 и 22 блока 14 управления, и суммирую 50 55 1 13270Изобретение относится к электротехнике и может быть использонано длярегулирования и стабилизации постоянного напряжения на нагрузке.5Цель изобретения - повышение качества стабилизированного напряженияпутем уменьшения помех, возникающихпри регулировании постоянного напряжения на нагрузке, 1 ОНа фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемогоустройства; на фиг. 2 - пример схемывыполнения компаратора блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжений и токов в характерныхточках схемы.Устройство для регулирования постоянного напряжения, содержит последонательно включенные между входнымивыводами 1 и 2 первый 3 и второй 4коммутирующие элементы, общая точка 5которых через дроссель 6 подключена кдвум цепочкам 7 и 8, содержащим каждая последовательно соединенные диод 259 и конденсатор 10 фильтра, общаяточка 11 соединения,циода и первоговывода конденсатора каждой цепочкиподключена к соответствующим первымвыходным ныводам 12 и соотнетствующимвходам 13 блока 14 управления, выходами 15 соединенного с управляющимивходами 16 коммутирующих элементов,первый 17 и второй 18 конденсаторы,первый из которых включен между общей точкой 5 коммутирующих элементов35и одним входным выводом 1, между которыми точкой соединения 19 дросселя6 и последовательных цепочек включенвторой конденсатор 18, входные выводыподключены к соотнетстнующим вторымныходным выводам 20 и 21 и введеннымнходам 22 блока 14 управления, причемконденсаторы фильтрон цепочек нторымивыводами подключены к соответствующим45вторым выходным ныводам,81 2щий усилитель 31, подключенный одним из нходон к выходам усилителей разностных напряжений, а другим - к входу 24 подачи опорного напряжения.На фиг. 3 обозначены последовательность 32 импульсов возбуждения, поступающих на коммутирующий элемент 3, последонательность 33 импульсов возбуждения, поступающих на коммутирующий элемент 4, диаграмма 34 напряжений на выходе коммутирующих элементов 3 и 4 (точка 5), диаграмма 35 напряжений на выходе дросселя 6 (точка 19), диаграмма 36 токон в дросселе б.Устройство работает следующим образом.Блок 14 управления образует последовательности импульсов возбуждения (32, 33 на фиг. 3), задержанные друг относительно друга на я . Эти последовательности управляют работой коммутирующих элементов 3 и 4, навязывая устройстну рабочий цикл. Синхронизация работы осущестнляется по заднему фронту импульсов последовательностей 32 и 33. Поступление заднего фронта импульсов, например, последовательности 32, вызывает запирание транзистора 3. Ток, соответствующий магнитному потоку, накопленному н дросселе б через транзистор 3, производит перезаряд конденсатора 17 и нсех паразитных емкостей, Формируется отрицательный фронт импульсной последова-. тельности на выходе 5 (последовательность 34 на фиг, 3) коммутирующих элементов, Фронт является частью колебательного процесса, возбуждаемого выключением транзистора 3 н контуре, состоящем из дросселя 6 и конденсатора 17. Процесс приводит к отпиранию транзистора 4, что происходит при снижении напряжения на коллекторе транзистора 4 по отношении к эмиттеру (на временной диаграмме не показано по масштабным соотношениям). Транзистор 4 отпирается инверсно (для транзисторов, не допускающих инверсного включения при больших токах, параллельно ему следует ставиФь диод), фиксируя напряжение на выходе 5 на уровне нуля.Ток, накопленный н дросселе б (диаграмма 36 на фиг. 3), начинает падать, удерживая транзистор 4 в насыщении, а напряжение на коллекторе ранным нулю. Тем же током удерживается от81 П Ту3 3 2 Ь 11сР 2 55 з 13270крытым диод 9 цепочки 8, фиксируя наныходе дросселя 19 - точке соединения цепочек 7 и 8 - напряжение, равное выходному напряжению (напряжениена конденсаторе 10) цепочки 8. При5снижении тока до нуля транзистор 4стал бы запираться, изменяя напряжение на коллекторе, но этого непроисходит, так как импульс возбуждения, управляющий процессом, появляется к этому моменту (последовательность 33 на фиг. 3) и поддержинаеттранзистор 4 включенным. Диод 9 цепочки 8 запирается и напряжение навыходе 19 начинает изменяться.Фронт изменения (диаграмма 35 нафиг. 3) является частью колебательного процесса, образованного контуром из дросселя 6 и конденсатора 18..Процесс приводит к отпиранию диода 9цепочки 7, и это происходит приуменьшении напряжения на выходе 19меньше напряжения на выходе 11 цепочки 7. Напряжение на выходе 19 фиксируется на новом уровне, а ток в дросселе 6 начинает расти в противоположном направлении. После приходазапирающего фронта (фронта, запирающего транзистор 4) последовательности 33 ток, запасенный (в противоположном направлении) н дросселе черезтранзистор 4, вызывает инверсноевключение транзистора 3 и развитиенового цикла, аналогичного описанноЗэму. Оценим процесс количественноТаккак силоные импульсы напряжения навыходе 19 (диаграмма 35 на фиг. 3).близки к прямоугольным, а напряжениена выходе 5 (диаграмма 34 ла фиг. 3) 40также является прямоугольным, работудросселя 6 можно составить из участков, где дроссель 6 оказывается подпостоянным (на время длительностиучастка) напряжением. Тогда пРоцесс 45в дросселе можно представить следующим образом;1Я111= - Б;ЙС, так как Б; = сопя,50Б;.то 11=Т;,где Т, - длительность участка; П; - напряжение на дросселе в течение длительности 1 ,Ь - индуктивность дросселя; Ток 1; заряжает конденсаторы 1 О. Разряжает конденсаторы постоянный ток ф нагрузки 1 ; . Тогда1;Т; Т, 1,; = - , откуда 1 2, Таким образом, средций ток эа период рабочего цикла, включающий п участков, можно представить следующим образом; Примем Б; равным минимальномунапряжению ца дросселе, тогда 1 мн чИЗмие Т1 )-ТЦ 4 Ь;.,4 Ь где Т - период рабочего цикла.Как следует из (1), уменьшение частоты следования рабочих циклон позволяет увеличить ток, потребляемый нагрузками от цепочек 7 и 8, или напряжения на нагрузках. Указанный эффект виден из нременных диаграмм 34-36 (фиг. 3).Приняв нагрузку н виде активного сопротивления, можно формулу (1) испольэовать непосредственно для оценки качества регулирования постоянного напряжения. Извидно, что регулирование носит пропорциональный характер, может производиться в широком диапазоне частот, мало зависит от нагрузки и в силу этих причин выгодно отличается от вариантов, использующих резонансные снойстна контуров,Существенной особенностью предлагаемого устройства является принципиальная способность работать без сквозных токов выпрямительных диодов 9. Она получена за счет того, что изменение напряжения на выходе дросселя 19 может произойти только после равенства нулю тока дросселя (диаграмма 35 и 36 на фиг. 3), а значит и тока выключающегося диода, Отсюда следует, что включение диода происходит только после устранения тока и выключающемся диоде, т.е, при отсутствии сквозных токов диодов. Уменьшаются помехи в устройстве. Включение транзисторов производится колебательным процессом (без участия импульсов возбуждения). Изменение токов и напряжений производится элементами индуктинцостью дросселя, конденсаторами и паразитными емкостями и осуществляется только после выключения ранее включенного транзисто1327081 О 32 Фиг. Я иа. 3 тель А. КолоколкинА.Кравчук Корректор Сост Техр Иль тор Е, Колч 3389/44 Тираж 8 б 3ВНИИПИ Государственного комитета СССпо делам .изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 ПодписноеР ак Проектн оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,ра, отсюда - отсутствие сквозных токовчерез коммутируемые транзисторы иминимальный уровень излучаемых помех. Формула изобретения Устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее последовательно включенные между входными выводами первый и второй коммутирующие элементы, общая точка которых через дроссель подключена к двум цепочкам, включающая каждая последовательно соединенные диод и конденсатор фильтра, общая точка соединения диода и первого вывода конденсатора каждой цепочки подключена к соответствующим первым выходным выводам и соответствующим входам блока управления, выходами соединенного с управ ляющими входами коммутирующих элементов, первый и второй конденсаторы,отличающееся тем, что сцелью повышения качества стабилизированного напряжения путем уменьшенияпомех, возникающих при регулированиипостоянного напряжения на нагрузке,первый конденсатор включен междуобщей точкой коммутирующих элементови одним входным выводом, между которым и точкой соединения дросселя ипоследовательных цепочек включенвторой конденсатор, входные выводыподключены к соответствующим вторымвыходным выводам и введенным входамблока управления, причем конденсаторыфильтров цепочек вторыми выводамиподключены к соответствующим вторымвыходным выводам,