Импульсный регулятор напряжения

СОЮЗ ССВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 51) Н 02 М 3 157 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТВ ный Н,Н. Стабипреобра 972, с. 346тво ССС 1982,(54)(57) ПРЯЖЕНИЯ,ИМПУЛЬСНЬЙ РЕГУЛЯТОР НАодержащий ключевой тран СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПМ(56) 1. Моин В.С., Лаптевлизированные транзисторныезователи, М., "Энергия", 1рис. 9-18 а,2. Патент ФРГ В 2934088,кл. Н 02 Н 7/20, 1978.3. Авторское свидетельс1 ф 936315, кл. Н 02 М 7/537 зистор, шунтирующую его последовательную цепь из конденсатора и диодацепь рекуперации энергии конденсатора шунтируюшей цепи и ЬСЭ-Фильтр,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения и повышения надежности, цепь рекуперации, выполненнаяв виде последовательно соединенныхдополнительных диода и обмотки дросселя, включена между общей точкойсоединения дросселя и конденсатораЬС 1)-фильтра и точкой соединения конденсатора и диода шунтирующей цепи,причем конденсатор ЬС 0-Фильтра включен между ключевым транзистором идросселем фильтра а диод шунтирующей цепи соединен с точкой соединения ключевого транзистора и конденсатора ЬСВ-Фильтра.15924 2, Регулятор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, цепь рекуперации подключена к общей точке конденсатора и дросселя ЬСР- фильтра через дополнительно введенную обмотку дросселя ЬСР-фильтра,3, Регулятор. по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я темчто точка 1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичногоэлектропитания,Известен импульсный регулятор напряжения (ИРН ), содержащий ключевойтранзистор, шунтирующую его последовательную цепь из конденсатора идиода, ЬСР-фильтр, в котором параллельно диоду шунтирующей цепи включен резистор для рассеяния энергии,накопленной в конденсаторе 1 1. Недостатком известного ИРН является низкий КПД. Известен также импульсный регулятор, в котором разряд конденсатора щунтирующей цепи происходит через резистор и вспомогательный дрос" . сель 21.КПД такого регулятора такженизок вследствие потерь в резисторе. Наиболее близким по технической. сущности к предлагаемому является импульсный регулятор напряжения, ф содержащий ключевой транзистор, шунтируюшую его последовательную цепь иэ диода и конденсатора, цепь рекунерации энергии конденсатора шунтирующей цепи и ЬСР-фильтр 131.В таком регуляторе энергия конденсатора шунтирующей цепи передается в индуктивный элемент цепи рекуперации и возвращается в источник питания.Недостатком этого регулятора являются .сложность и низкая надежность что обусповлено наличием дополнительного ключевого элемента в цепи рекуперации энергии конденсатора. соединения диода щунтируюшей цепй с выводом ключевого транзистора соединена с точкой соединения конденсатора и диода ЬСР-фильтра через вспомогательный дроссель,4, Регулятор по п, 3, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что вспомогательный дроссель выполнен двухобмоточным, причем вторая обмотка вклю. чена в цепь рекуперации. 2Цель изобретения - упрощение иповышение надежности импульсногорегулятора напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в импульсном регуляторенапряжения, содержащем ключевойтранзистор, шунтирующую его последовательную цепь из конденсатора идиода, цепь рекуперации энергии1 р конденсатора шунтирующей цепи иЬСР-фильтр, цепь рекуперацйи, выполненная в виде йоследовательносоединенных дополнительных диода иобмотки дросселя, включена междуобщей точкой соединения дросселя иконденсатора ЬСР-фильтра и точкойсоединения конденсатора и диодашунтнрующей цепи, причем конденсатор ЬСР-фильтра включен между ключевым транзистором и дросселемФильтра, а диод шунтирующей цеписоединен с точкой соединения ключевого транзистора и конденсатора ЬСР-фильтра,Кроме того, с целью расширениядиапазона регулирования цепь рекуперации подключена к общей точке конденсатора и дросселя ЬСРфильтра через дополнительно вве-денную обмотку дросселя ЬСР-фильтра,Точка соединения диода шунтирующей цепи с выводом ключевого транзистора соединена с точкой соединения конденсатора и диода ЬСР-фильтра через вспомогатель ный дроссель.%Вспомогательный дроссель может. быть выполнен двухобмоточным, причем вторая обмотка включена в цепь рекунерации.3 1На Фиг, 1 представлена схемапредлагаемого импульсного регулятора напряжения (ИРН); на Фиг, 2то же, цепь рекуперации подключена к общей точке конденсатора и дросселя ЬС 0-фильтра, через вспомогательную обмотку дросселя; на фиг, 3 - то же, со вспомогательным двухобмоточным токоограничивающим дросселем в цепи ключевского транзистора; на фнг, 4 - кривые токов и напряжений.Импульсный регулятор напряжения(фиг. ) содержит ключевой транзистор 1, подключенный эмиттером к общей точке соединения конденсатора 2 и обратного диода 3 ЬСР- фильтра 4, вспомогательные цепи: шунтирующую ключевой транзистор 1 последовательную цепь из конденсатора 5 и соединенного с эмиттеромтранзистора диода 6, и цепь 7 рекуперации, состоящую из последователь-. но соединенных диода 8 и дросселя 9 и подключенную между точками соединения конденсатора 5 и диода 6 шунтирующей цепи и конденсатора 2 и дросселя 10 ЬСР-фильтра 4. Нагрузка 11 ИРН подключается к конденсатору 2 ЬС 0-фильтра 4.На фиг. 2 представлен вариант ИРН, в котором цепь 7 рекуперации подключена к общей точке соединенияконденсатора 2 и дросселя 10 черездополнительно введенную обмотку 12 дросселя 10.ИРН на фиг. 3 отличается тем, чтоключевой транзистор 1, Iодключен кобщей точке соединения конденсатора2 и диода 3 через обмотку 13 вспомогательного дросселя 14, вторая об, мотка 15 которого подключена в цепь7 рекуперации.Импульсный регулятор напряжения(фиг. 1) работает следующим образом.В установившемся режиме при относительной длительности состоянияключевого транзистора.меньше 0,5на .нагрузке 11 устанавливается на- пряжение ос о,ко159124 , 4 В момент 1 когда напряжение на 35 конденсаторе 5, равное У, возрастает до напряжения питания, открывается обратный диод 3, После этоготок дросселя 10 замыкается через диод 3, а диод 6 запирается. Процессы 40: в дальнейшем повторяются . Такой режим имеет место при Уц 0,5 Б.В режиме работы ИРН при УО,Я(относительная длительность открытого состояния транзисторного ключа 45 более 0,5) конденсатор 5 полностьюне разряжается, что приводит к скачку напряжения на запирающемся транзисторе и расту динамических потерь.Для обеспечения полного разряда 5 О конденсатора 5 цепь 7 рекуперацииподключается к точке соединенияконденсатора 2 и дросселя О через 5О2025 жение на конденсаторе 5 равно .напряжению питания. С момента С (см,Ф(т. 4) отпирания транзистора начи,нается процесс запирания обратногодиода 3, и ток 1 коллектора транзистора 1 нарастает до момента 1,окончания процесса восстановленияобратного сопрбтивления диода 3.С моментанапряжение на открытом .транзисторе 1 спадает почти донуля (точнее; до остаточного напряжения), и начинается колебательныйразряд конденсатора 5 по цепи, транзистор 1 - конденсатор 2 - цепь 7рекуперации, При этом ток ключевоготранзистора 1 равен сумме токови 1 дросселя 10 ЬС 0-Фильтра 4.В .момент 1 когда напряжение наконденсаторе 5 переходит через нуль,открывается диод 6, и ток дросселя9 замыкается, минуя конденсатор 5,и быстро спадает до нуля,В момент 1 достижения токрмнулевого значения на диоде 8 появляется обратное напряжение, равноенапряжению на нагрузке 11, и цепь7 рекуперации отключается.В момент 1 начинается процессвыключения транзистора 1, ток начинает уменьшаться, открывается диод6. Разность токов 1 -, (гдеоток дросселя 10) проходит через конденсатор 5, заряжая его. дополнительно введенную обмотку 12где 31.оКогдадросселяный диод напряжение на нагрузке 11;напряжение питания ИРН.транзис 7 ор 1 выключен, ток10 протекает через обрат 3 и нагрузку 11, а напрядросселя 1 О (фиг, 2), Обмотка 12включена так, что наводимое в нейнапряжение на этапе включенного состояния транзистора складывается снапряжением на конденсаторе 5,При наличии дополнительной обмотки 12 амплитуда тока разряда увеличивается (см, фиг, 4).При этом конденсатор 5 полностью разряжается на интервале открытого состояния транзистора 1.Для ограничения скорости нараста ния тока транзистора 1 и снижения динамических потерь нри включении между эмиттером н общей точкой соединения конденсатора 2 и обратного диода 3 включается вспомогательный дроссель, причемон может одновременно выполнять и функцию дросселя 9 цепи 7 рекуперации В последнем случае дроссель 9 из цепи рекуперации можно исключить. Однако при этом конденсатор 5 заряжается до напряжения 3 +, что вызывает пеи -нренапряжение на транзисторе .Для уменьшения этого напряженияиспользуется двухобмоточный вспомо гательный дроссель 14 (фиг. 3),первичная обмотка )3 которого включена между эмиттером транзистора 1 и общей точкой соединения конденсатора 2 и обратного диода 3, а 10 вторичная обмотка 15 - в цепь 7 рекуперации. Таким образом, применение изобретения позволяет исключить допол нительные ключевые элементы, упростить и повысить надежность устройства в целом. Кроме того, уменьшается стоимость ИРН.159124 г.9 Составитель Т.ДобровольскисЛ.Веселовская Техред Л.Мартяшова Корректо едак Подписное лиал ППП Патент , г. Ужгород,ул. Проектная аказ 3605/54 Тираж 646 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и3035, Москва, Ж, Раушска митета СССРткрытийнаб д, 4