Ключевой стабилизатор напряжения

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1ц838681 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 10. 10. 79 (21) 2826675/24 — 07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 15.0681. Бкзллетеиь.М 22

Датаопубликованияописания 15.06.81

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621 316 .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю,А. КаландиРец, Г.Д. Евтушенко и Н.С. Березовский (71) Заявитель (54) КЛЮЧГВОИ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания средств автоматизации и вычислительной техники.

Известны ключевые стабилизаторы напряжения, содержащие ключевой элемент, входом подключенный к входной клемме, а управляющим -входом — к выходу блока управления, вход которого подключен к выходным клеммам,параллельно которым подключен конденсатор (1) и (2).

Недостаток указанных стабилизаторов обусловлен применением ключевого принципа стабилизации напряжения и заключается в увеличении пульсаций напряжения на нагрузке или массо-габаритных показателей фильтра при заданном коэффициенте пульсаций, при увеличении разности номиналов входного и выходного напряжений стабилизатора. Кроме того входной источник питания нагружаемся большим током (в несколько раз большим тока нагрузки) при заряде емкости конденсатора фильтра.

Цель изобретения — уменьшение пульсаций выходного напряжения и токов эарядз емкости выходного фильтра

3 ключевого стабилизатора постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что между выходом ключевого элемента и выходной клеммой включен дополнительный конденсатор, по величине емкости меньшей, чем у выходного конденсатора, с параллельно подсоединенным дополнительным ключевым элементом, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления в противофазе с основным ключевым элементом.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого стабилизатора;на фиг.2 графики, поясняющие принцип работы стабилизатора

Стабилизатор напряжения содержит источник 1 постоянного напряжения, к которому последовательно подсоединены внутренние сопротивления 2 источника 1 постоянного напряжения и ключа 3, ключ 3, конденсатор 4 с параллельно подключенным ключом 5 и нагрузка 6 с параллельно включенным конденсатором 7 выходного фильтра. Вход блока 8 управления подключен параллельно нагрузке 6, а выход к ключам 3 и 5. При этом блок 6 уп3() равления обеспечивает работу ключей

838681

3 и 5 в противофазе, и стабилизация напряжения на нагрузке осуществляется по цепи обратной связи с нагрузки 6 через блок 8 управления на ключи 3 и 5.

Стабилизатор работает следующим эбразом.

При подаче входного напряжения 0 напряжение 0 на нагрузке 6 отсутствует и блок 8 управления включает клюv 3 и отключает ключ 5. При этом происходит заряд емкостей конденсаторов 4 и 7 через сопротивление 2

После заряда емкостей конденсаторов 4 и 7 ток по цепи не протекает и на емкостях 4 и 7 устанавливаются напряжения, сумма которых равна входному напряжению U,. Ïîñëå этого блок 8 управления отключает ключ 3 и включает ключ 5. Емкость 7 разряжается на нагрузку 6, а емкость 4 — 20 через ключ 5.

После разряда емкости конденсатора 7 на нагрузку 6 до заданного напряжения процесс повторяется.

Сделанное допущение, что нагрузка 6 не влияет на заряд емкостей конденсаторов 4 и 7 незначительно отражается на точности расчета, но позволяет более наглядно представить работу фильтра. 30

На фиг. 2 показаны графики изменения напряжений в процессе работы стабилизатора напряжения для частотного случая: емкость конденсатора 4 меньше емкости конденсатора 7 и постоянная времени заряд-разряд емкости конденсатора 4 меньше постоянной времени заряд-разряд емкости конденсатора 7.

При подаче входного напряжения

Uq (момент времени t ) через емкости 4() конденсаторов 4 и 7 протекает ток заряда.Так как постоянная времени заряда емкости конденсатора 4 меньше постоянной времени заряда емкости конденсатора 7, то емкость конденсатора 4 заряжается быстрее емкости конденсатора 7, что и определяет момент времени г„, фиксирующий снижение зарядного тока до нуля, и распределение напряжений на емкостях конденсаторов 4 и 7 соответственно равны 0< и

U, причем U = 04 + 07, .В момент времени г„ блок 8 уп-о равления отключает ключ 3 и включает ключ 5. Так как постоянная времени разряда емкости конденсатора 4 меньше постоянной времени разряда емкости конденсатора 7, то емкость конденсатора 4 через ключ 5 разряжается до нуля (момент времени г ), в то время как емкость конденсатора 7 разряжает- 60 ся на нагрузку 6 до напряжения U

После разряда емкости конденсатора

4 блок 8 управления отключает ключ 5 и включает ключ 3 (например,в момент времени t ).Так как емкость конденса- 65 тора 7 заряжена до напря>кения 0, то за время заряда емкости конденсатора 4 (от t до t4) она заряжается до напряжения 0, а емкость конденф сатора 4 — до напряжения 0,причем сохраняется равенство 0.л = U+ + U .

В дальнейшем работа стабилизатора происходит аналогичным образом.

Так как время разряда емкости конденсатора 4 определяется только внутренним сопротивлением ключа 5 и является величиной постоянной, то среднее напряжение на нагрузке 0> регулируется моментом времени окончания разряда емкости конденсатора 7 на нагрузку 6 до заданного напряжения. Таким образом, амплитуда напряжения на емкости конденсатора 7 изменяется в процессе работы стабилизатора напряжения при воздействии де/( стабилизирующих факторов от U o U .

Так как напряжение 07 на емкости конденсатора 7 составляет часть входного напряжения Ол стабилизатора, то и амплитуда пульсаций напряжения U на емкости конденсатора 7 всегда меньше амплитуды входного напряжения U а значит меньше и пульсации напряжения на нагрузке по сравнении с известным стабилизатором.

Уменьшение потребляемых токов от источника постоянного напряжения во время заряда емкостей объясняется известной формулой зависимости тока заряда от емкости и скорости изменения напряжения

""с с —, с где (— ток заряда емкостей конс денсаторов 4 и 7; с — эквивалентная емкость последовательно соединенных емкостей конденсаторов 4 и 7; "c бt скорость изменения напря>кения эквивалентной емкости.

Формула, изобретения

Ключевой стабилизатор напряжения, содержащий основной ключ, входом подключенный к входной клемме, а управляющим входом — к выход>ду блока управления, вход которого подключен к выходным клеммам, параллельно которым подключен осиовнои конденсатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения и токов заряда .емкости конденсатора фильтра, между выходом клюЧа и выходной клеммой включен введенный дополнительный кон.денсатор, величина емкости которого меньше, чем у основного конденсатора, параллельно дополнительному конденсатору подсоединен введенный

838б81 ключ, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления в противофазе с основным ключевым элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

U

Риг.2

4 6

Составитель В. Соловьев

Редактор В. Романенко Техред Т. Маточка Корректор О. Билак

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4445/72

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

И

Ун и„

1. Александров Ф.И., Сиваков А.Р.

Импульсные преобразователи и стабилизаторы. Л., "Энергия", 1970, с. 12, рис. 1,3.

2. Грейвер Е.С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока.

M., "Связь", 1970. с. 10, рис. 1,3.