Непрерывно-импульсный стабилизаторпостоянного напряжения

Сфеэ Советскик Сфв 1 юалмстическимОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ИЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 280479 (21) 2761468/24-07с присоединением эаявкн Мк(23) Прморнтет -Опубликовано 300181, Бюллетень Й 9 4Дата опублнковаммя описания 3001,81 51) М, )л,з С 05 Г 1/56 ГосударственнмЬ комнтет СССР но делам нзобретеннЬ н открытнЬИзобретение, относится к питающим устройствам, более конкретно к стабилиэаторам постоянного напряжения, предназначенным для использования в источниках питания, в частности в электронной микроскопии, а также в радиотехнике и технике связи.Известен непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения, содержащий устройство непрерывного регулирования, датчик тока, схему сравнения, триггер, регулирующий, элемент, цепь разряда, состоящую из последовательно соединенных дросселя и диода, параллельно подключенную наг., рузке и имеющей обратную связь, введенную с выхода устройства непРерывного регулирования на схему сравнения, Стабилизатор обладает большим КПД за счет уменьшения мощности теплового рассеяния в устройстве непрерывного регулирования, что обусловлено введением обратнойсвязи 1.Однако реализовать в известном стабилизаторе достаточно высокий КПД беэ значительного увеличения питающегс напряжения го сравнению с напряжением на выходе стабилизатора невозможно, в связи с чем зат. рудняется его использование в источниках питания сверхвысоковольтных электронных микроскопов (СВЭМ),Кроме того, при больших значениях Ч (напряжения на выходе)практически невозможно использоватьв схеме стабилизатора стандартныеэлементы, например транзисторы, 10 рассчитанные на гораэдо меньшиенапряжения, чем требуемая величинаЧ 4 = 2 Ч 2 (Ч - напряжение на входе), недостаточно высокий КПД этогостабилизатора обусловлен также режимом работы регулирующего элементастабилизатора, приводящим к большим тепловым потерям на нем, чтовызывает перегрев регулирующегоэлемента, обычно выполненного стабилизатора.20 Наиболее близким к предлагаемомуявляется непрерывно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения,содержащий блок непрерывного регулирования, включенный последовательнос датчиком тока между выводами дляподключения питающего источника инагрузки, узел сравнения,входомсоединенный с датчиком тока, а вы"ходом - со входом узла управления 30 импульсным регулирующим элементом,Ън цепь разряда, состоящую из последовательно соединенных дросселя идиода, подключенную между выводамидля подсоединения нагрузки (2)еИзвестному стабилизатору присущите же недостатки, что и указанномувыше.Цель изобретения-повышение кпД юнадежности непрерывно-импульсногостабилизатора напряжения,Поставленная цель достигаетсятем, что предлагаемый непрерывионмпульсный стабилизатор. напряжениядополнительно содержит и."Цепей разряда, общая точка диода и дросселякаждой кз которых, а также основ-ной цепи разряда подключена к выходу импульсного регулирующего элемента через дополнительно введенный,диод, а число цепей и определяется соотношениемМтФ. р11 ке 37-Ч )где р - время разряда щюсселявремя заряда дросселя7 - напряжение на входе непрерывно-импульсного стабилизатора)72- напряжение на нагрузке,На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора.Стабилизатор содержнт блок 1,непрерывного регулирования, последовательно соединенный с датчиком 2 тока, вход которого соединен с однимиз выводов 3 для подключения нагрузвки стабилиза:ора. Датчик 2 тока параллельно соедипен с узлом 4 сравнения, который последовательно соединена с узлом управления в видетриггера 5, выход которого соединенс импульсным регулирующим элементомб (выполненным на транзисторе)Квыходу регулирующего элемента б че-.рез дополнительно введенные диоды 7подключены цепи 8 разряда, каждаяиз которых состоит из последовательно соединенных дросселя 9 и диода 10. Цепи 8 разряда включены параллельно нагрузке 11; последовательно соединенной с другим выводом3 для подключения питающего напряжения.Устройство работает следующимобразом.При подаче, напряжения на выво.-:.ды 3 непрерывно-импульсного стабилизатора начинает увеличиватьсяток, протекающий через датчик 2тока и блок 1 непрерывного регулирования. Падение напряжения надатчике 2 тока также увеличивается.Напряжение с датчика 2 тока подается на узел 4 сравнения, где еговеличина сравнивается с эталоннымнапряжением (равным пороговому напряжению срабатывания триггера 5)задаваемым в узле 4 сравнения. При достижении на датчике 2 то-.ка величины напряжения, равной эталонной, срабатывает триггер 5, открывающий регулирующий элемент 6.После открытия регулирующего элемента 6 через дроссели .9 цепей 8разряда и нагрузку 11 начинает протекать ток, пропускаеьый диодами 7,прн этом дроссели 9 цепей 8 разрядазаряжаются и увеличивается напряжение на нагрузке 11 непрерывно-им пульсного стабилизатора,Поскольку цепи 8 разряда подключены к регулирующему элементу бпосЛедовательно, зарядке дросселей9 происходит одновременно и время11 зарядки невелико. В этот период,диоды 10 не пропускают ток на нагрузку 11 от регулирующего элемента6. Увеличение напряжения на нагрузке 11 приводит к уменьшению тока,20 протекающего через блок 1 непрерывного регулирования и датчик 2 тока,вследствие чего напряжение на датчике 2 уменьшается, В момент, когда напряжение на датчике 2 тока25 упадет до величины, равной эталонной, соответствующей, пороговому.напряжению, срабатывает триггер 5,который закрывает регулирующийэлемент б. При запиранин регулируюЩ щего элемента б происходит разряддросселей 9 цепей 8. разряда на нагрузку 11, Поскольку диоды 7 включены таким .образом, что пропускают.ток в этот период только через наг 35 рузку 11, а цепи 8 разряда соединены между собой параллельно,. дроссели 9 разряжаются каждый отдельнотолько через нагрузку 11В связис тем, что последовательно разряжается каждый дроссель 9 и-цепей4 О. через нагрузку 11, время разрядадросселей 9, т.е, время закрытогосостояния регулирующего элементаб, намного превышает время их зат-.раты, соответствующего времени от 4 крытого состояния регулирующегоэлемента б.Так как время разряда 1 Р и заряда 1 дросселей 9 прямо пропорционально постоянным времени заряда иЯ разряда с), р, то с увеличениеми-цепей разряда постоянная временизаряда э уменьшается, а времениразряда р увеличивается, т.е.1 ь551 к ктлпоскольку также - ж -т (2)ьр "ь К тгде- напряжение на входе ста 60билизатора;У - напряжение на нагрузке (навыходе стабилизатора),то 1 Чт (3)а те к 7 Ъ -Ю"и число цепей П будет определятьсясоотношением Напряжение на входе Ч н выходеЧ для каждого стабилизатора заданные величины и их изменение можетпривести к потере работоспособностиили надежности источника. Поэтому,как следует из соотношения (3) , 1 Фуменьшение величиныЦ 1 Р,обуелевли-,вающей время открытого и закрытогосостояния регулирующего элемента 6,выполненного на транзисторе, зависит от числа цепей п и может бытьизменено без изиенения величинывходного напряжения.Уменьшение времени открытого состояния регулирующего элемента ,9) иувеличение времеви его закрытого состояния (1 Р), а также уменьшение частоты срабатывания регулирующего элемента за счет увеличения времениразряда дросселей Р, т.е. сокращение общего времени рабочего (открытого) состояния регулирующего фэлемента приводит к значительному .снижению потребляемой стабилизатором мощности, а, следователъно, к .повышению его КПД, так как среднийток, протекающий через регулирующий элемент (т,е. полезная мощностьстабилизатора) при этом не меняется,Таким образом, изменяя количествоцепей разряда можно добиться новышения КПД стабилизатора без измене- Иния (повышения) входного напряже"ния.Кроме того, сокращение чистоговремени рабочего (открытого) состояния регулирующего элемента, который 40обычно выполнен на транзисторе,, позволяет уменьшить тепловые потерина нем, исключить его перегрев, повысив надежность, стабилизатора.Высокий КЛД и эксплуатационнаянадежность предлагаемого непрерывно-импульсного стабилизатора, достигаемые без псВышения входного напряжения, позволяют испольэовать его в источнике питания электронно-оптической системы электронных микро" скопов, которые отличаются сравни- тельно большой потребляемой мощностью (десятки кВт) и высоким выходным напряжением.Формула изобретенияНепрерывно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержа щий блок непрерывного регулированиХ включенный последовательно с датчи ком тока между выводами для подключения питающего источника и нагрузки, узел сравнения, входом соединенный с датчиком тока, а выходом ,со входом узла управления импульсным регулирующим элементом, и цепь разряда, состоящую из последовательно соединенных дросселя в диода, подключенную между выводами для подсоедииения нагрузки, о тя и ч а в щ и й с я тем, что, с яелью повышения КПц и надежности стабилизатора, он снабжен И дополнительными цепями разряда, общая точка диода и дросселя каждой из которых, а также основной цели раз-. ряда подключена к выходу импульсного регулирующего элемента через соответствующий введейный диод, буричем число целей О определено соотнсеаеииемгр(,Т,-Ч ) где %Р - время разряда дросселяЗ - вреья заряда дрссселя;Ц - напряжение на входе непрерывно-импульсного стабилизатораЦ - напряжение на нагрузке.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р. 308424, кл.05 Р 1/56, 1970,2. Авторское свидетельство СССР В 254584, кл. О 05 Р 1/56, 1968,