Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электропитания или преобразователя напряжения для радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД путем снижения энергетических потерь, повышение технологичности и расширение диапазона нагрузок. N накопительных конденсаторов 5 энергонакопителей 2 заряжаются до величины входного напряжения. Затем эти конденсаторы 5 поочередно в соответствии с сигналами блока 1 управления подсоединяются параллельно выходному конденсатору 15. При этом происходит перераспределение энергии между накопительным 5 и выходным 15 конденсаторами. Поочередный разряд накопительных конденсаторов 5 происходит с частотой генератора 20 импульсов до тех пор, пока величина напряжения на выходном конденсаторе не превысит величины эталонного напряжения источника 18. КПД стабилизатора повышается за счет снижения энергетических потерь, т.к. в нем отсутствует дроссель, содержащий энергопередающие обмотки. Благодаря отсутствию дросселя стабилизатор более технологичен, дешевле и поддается процессу микроминиатюризации. Диапазон нагрузок расширен благодаря наличию N накопительных конденсаторов 5. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д11 4 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н ABTOPCHOÌ CBMQETE/lbCTBV

1 (21) 4374093/24-07 (22) 02.02.88 (46) 15.10.89. Бюл. М 38 (71) Научно-исследовательский физикотехнический институт при Горьковском государственном университете им. Н.И,Лобачевского (72) И.Я.Эйнгорин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1233124„ кл. 5 05 F 1/56, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1246072, кл." .05 F 1/56, 1984, (54) И1ПУПЬС1Ь1Й СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электропитания или преобразователя напрчжения для радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение К?Щ путем сниженич энергетических потерь, повышение технологичности и расширение диапазона нагрузок. 11 накопиТельных

„„Я0„„1515153 А1

2 конденсаторов 5 энергонаквпителей заряжаются до величины входного напряжения. Затем эти конденсаторы 5 поочередно в соответствии с сигналами блока 1 управления подсоединяются параллельно выходному конденсатору

15. При этом происходит перераспределение энергии между накопительным 5 и выходным 15 конденсаторами. Поочередный разряд накопительных конденсаторов 5 происходит с частотой генератора 20 импульсов до тех пор, пока величина напряжения на выходном конденсаторе не превысит величины эталонного напряжения источника 18.

КПД стабилизатора повышается эа счет снижения .энергетических потерь, т.к. в нем отсутствует дроссель, содержащий энергопередающие обмотки, Благодаря отсутствию дросселя стабилизатор более технологичен, дешевле и поддается процессу микроминиатюризации. Диапазон нагрузок расширен благодаря наличию N накопительных конденсаторов 5. 3 ип.

1515153

Изобретение относится к электротехнике, н частности к стабилизированным источникам постоянного напряжения, и может быть использовано н качестве источника электропитания или преобразователя напряжения для радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение КПД путем снижения энергетичес- тО ких потерь, повьппенце технологичности и расширение диапазона нагрузок импульсного стабилизатора.

На фиг.l приведена структурная схема стабилизатора; на фиг.2 — диа- !5 граммы напряжений; на фиг.3 — схема стабилизатора, вариант.

Стабилизатор содержит блок 1 управления и !! энергонаконителей 2 (N ) 2). Каждый энергонакопитель 20 содержит по два коммутатора 3 и 4, причем коммутатор 3 выполнен размы1 ающим, а коммутатор 4 — замыкающим, один накопительный конденсатор 5, первым выводом соединенный с первыми выводами коммутаторов 3 и 4, и два диода 6 и 7, соединенных последовательно и включенных встречно между общей шиной 8 и выходом 9 соответствующего энергонакопителя 2. Общая точка двух диодов 6 и 7 подключена к второму выводу :",1нденсатора 5, Второй вывод комму.атора 3 соединен с входом 10 соогветстнующего эпергонакопителя 2 и с входным выводом 11, 35

Второй вывод коммутатора 4 соединен с обп!ей шиной 8. Перный 12 и второй

13 управляющие входы каждого энергонакопителя 2, соединенные соответственно с управляющими входами обоих 40 его коммутаторов 3 и 4, подключены к соответствующим выходам блока 1 управления.

Выходы 9 нсп-х энергонакопителей

2 соединены с входом фильтра 14 разряда, -выход которого подключен к первому выводу выходного конденсатора 15 и к выходному выноду 16 °

Второй вывод выходного конденсатора

15 соединен с общей шиной 8.

Блок I управления содержит компаратор 17, первый вход которого соединен с ситочником 18 эталонного напряжения, второй вход — с входом блока 1 управления, подключенного к выходному выводу 16, а выход — с первым входом элемента И 19, второй вход которого подключен к генератору

20 импульсов. Вход N-канального расrrpeделителя 21 импульсов соединен с выходом элемента !! 19, а 2 !! выходов распределителя 21 импульсов подключены к соответствующим выходам блока

1 управления., Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

На фиг.2 приведены диаграммы напряжений, поясняющие работу стабилизатора. Величина входного напряжения 8x по модулю должна преньппать величину эталонного напряжения U источника 18, При подаче на входной вывод ll постоянного напряжения происходит заряд каждого накопительного конденсатора 5 по следующей цепи: коммутатор 3 — накопительный ко денсатор 5 — перный диод 6. Коммутаторы

3 riprr этом замкнуты, -., е. управляющий сигнал на них не поступает. До тех пор пока напряжение на выходном конденсаторе 15 будет меш ше эталонного напряжения источника 18, комттаратор 17 будет подавать едини шый сигнал Н;1 элемент И 19, поэтому импульсы с генера "np-i 20 будут прохотпть через него на вход распределителя 2!. На em 2 N выходах попарно и поочередно (с 1 — eî по N-й выход) будут полн. лтьсл управляющие импульсы; которы". в каждом из N эне1 гонакопителей 2 поочередно будут размыкать (импульсы ?2,1,...,22.N, фпг.2) коммутатор 3 и замыл<ать (импульсы 23.1. ..23.V фиг.2) на общую пишу 8 коммутатор 4. Импульсы

27.. 1,...,22.М начинаются раньше и заканчиваются позднее по времени соответствующих импульсон 23,1..., 23.N, как показано на фпг,?. При этом на первом ныноде накопительного конденсатора 5 будет нулевой потенциал, а на втором его ныноде — потенциал, равный по величине и противоположный по знаку входному напряжению, Вследствие э гого первый диод

6 закрывается, а второй диод 7 открывается, Происходит перераспределение энергии, запасенной накопительным конденсатором 5 между ним и выходным конденсатором 16 по следуюп!ей цепи; конденсатор 5 — диод 7 — фильтр 14 заряда — выходной конденсатор )5.

Поочередный разряд (перераспределение запасенной энергии) накопительных конденсаторон 5 происходит с частотой генератора 20 импульсов до тех

Пор ПОК» Всл11ч lift l 11 1пря)1;(пн1Я 11 l 1)ьl ходном конденсаторе 5 не пре13ысtfò величины эта.-iîнного напряжения источника 18. Тогда !T;I выходе KOiflf;Tp,7òoðei

17 поянится нулевой сигнал, и посту5 пление импульсон с генератора 20 через ",ëåffåftò И 19 на нхоп распределителя 21 импульсон прекратится. Управляющие импульсы не будут 13оступать ни TTG один из энергонакопителей 2, в результате чего накопительные кондецсаторы 5 будут заряжаться до величи1ы нхоцного напряжения. При разряде выходного конденсатора 15 íà íà- 15 грузку единичный сигнал на выходе компар"..òîðà 17 будет п,>,1сутстнонать до тех пор, пока вследствие возобновившегося процесса подзаряда конденсатора 15 величина напряжения на 20 нем не превысит эталонную. Таким образом осуществляется стабилизация напряжения.

Выходное напряжение пре7лагаемого импульсного стабилизатора напряжения 25 противоположно по полярности его входному напряжению, что делает предпочтительным его использование н ряде случаев по сравнению с имцy713oными стабилизаторзм11, 30

В ряде простеит: с,чаен н каждом из энергонакопителей первый коммутатор 3, включенный между первым выводом накопительного конденсатора 5 и входным выводом 11, может быть заме35 нен на сопротивлен11е 24, в этом случае управляющий вход энергонакопителя

2 соединяется только с управляющим входом второго коммутатора 4 (фиг,3) .

Предлагаемый стабилизатор имеет более высокий КПД, так как н нем снижены энергетические потери за счет исключения дросселя, содержащего энергопередающие обмотки. Кроме того, благодаря отсутствию дросселя 4 стабилизатор более технологичен, дешев и поддается процессу микроминиа-, тюризации. Стабилизатор имеет также, более широкий диапазон нагрузок, так как он содержит N накопительных конденсаторов. В предлагаемом стабилизаторе нет потерь на компенсацию, так как н нем величина входного напряжения непосредственно не влияет на величину выходного напряжения.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий дна энергонакопителя, каждый из которых вклю :.Я(т;1В;1 КОММУт»: );l lf )Ц11 1;li О:111тель нь1й к Онде нс ат() l i : e В I(1:+.Tto!1

)j!e .р).онакош1гелс TT(pT

1)итР.11ь ног О кон, Ieнс 1; о1):1 (() е, 11111ен Г

13 ер г31 1м11 I3htITOi t TTT f jf с OO I г т("! L I! ljjtf f)i

О60:1х коммУ 1 с1тoPoB, В 1 oPi))f н1 11)ОД tie. P

НОГО 1.З I

СООтНЕтСтв,",1)ЩЕГО -. ВЕРГОН;11,о1ШтЕЛЯ И

13 Х ОЦ НО МЧ Н Ы В (1Д(, I I б Л О КX;11 Р Л 1)Л Р I Н 1 Я, вход которого и о)1кл:(ч е и к Внгх одным выводам, а выходы — к первым и нторь)м управляющим Входам соотнетстнуюш11х энергонакопителей, которые соеди11енш(соответственно с упранляющими входами своих первых и нтopflx комму-.аторон, о т л H M 7 I() Ttt tf и с я тем, что, с целью поВ11п1ения ЕПД путем сниже13ия энергетических потерь, ПОНЫП1ЕНИЯ тЕХНОЛОГИЧНоСтн И РаСШИРЕния диапазона нагрузок, н него введены N-2 энергонакопителей, где N >2, а в каждый из N энергонакопителей внедено по два диода, соединенных последовательно и включенных встречно между общей шиной и выходом соответствующего энергонакопителя, причем общая точка з1их двух диодов по. -.. IT)(teiia к Второму выводу соответ— сгнующего накопительного конденсатора, второй вывод каждого второго коммутатора подключен к общей шине, кроме того, первые коммутаторы всех

М энергонакопителей выполнены раэмыкающими, а вторые — замыкающими, выходы всех 11 энергонакопителей соединены с входом введенного фильтра заряда, выход которого подключен к первому выводу введенного выходного конденсатора и к выходному выводу, второй вывод выходного конденсатора соединен с общей шиной, при этом блок учранления снабжен источником эталонного напряжения, компаратором, логическим элементом И, )1-канальным распределителем импульсов с двумя группами выходов, а также генератором импульсов, причем первый вход компаратора соединен с источником эталонного напряжения, второй входс входом блока управления, а выход с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к генератору импульсов, вход N-канального распределителя импульсон соединен с выходом элемента И, а 2N выходов распределителя импульсон первой и второй групп подключены к соответствующим выходам блока уцранления.

1515158

u„, Z2.1

Z5,1

2Е2

Z3.2 го

Составитель A,Âîëêîâà

Техред А.Кравчук Корректор (>.Пнпле

Редактор М.Циткина

Заказ 6276/45 Тираж 788 Подписное

ВЫ%ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

11ЗИ35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. f аг pннa, 101