SU1265742A1 - Polyphase parametric voltage stabilizer - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вторичным источникам питани  радиоаппаратуры . Целью изобретени   вл етс  упрощение и повьшение надежности многофазного параметрического стабилизатора напр жени . При поступлении с выхода генератора 15 тактовых импульсов на вход распределител  17 каждого очередного импульса распределитель формирует на каждом -своем выходе импульс. Эти импульсы поступают на вход соответствующего формировател  18-21. При поступлении на вход одновибратора 34 импульса напр жени  с уровнем логической единшда на выходе одновибратора по вл етс  напр жение с уровнем логического нул  и сохран етс  строго определенное врем . В результате силовые ключи 1-4 наход тс  в режимах отсечки и насыщени  строго оп (Л ределенное врем . 2 ил. ел sjThe invention relates to secondary power sources of radio equipment. The aim of the invention is to simplify and increase the reliability of a multiphase parametric voltage regulator. Upon receipt from the output of the generator 15 clock pulses to the input of the distributor 17 of each successive pulse, the distributor generates a pulse at each output. These pulses are fed to the input of the corresponding driver 18-21. When a voltage pulse arrives at the input of the one-shot 34 with a logic level only, a voltage with a level of logic zero appears at the output of the one-shot and a strictly defined time is saved. As a result, the power switches 1-4 are in the cut-off and saturation modes strictly op (L limited time 2 ill. Ate sj

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам стабилизации постоянного напряжения, и может быть использовано в источниках вторичного электропитания электро- и радиоаппаратуры.The invention relates to electrical engineering, in particular to DC voltage stabilization devices, and can be used in secondary power sources of electrical and radio equipment.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности многофазного параметрического стабилизатора напряжения.The aim of the invention is to simplify and improve the reliability of a multiphase parametric voltage regulator.

На фиг. 1 приведена схема многофазного параметрического стабилизатора напряжения;· на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. . Многофазный параметрический стабилизатор напряжения (например, четырехфазный) содержит четыре параллельно включенных между входными и выходными клеммами ключевых регулятора, каждый из которых включает последовательно соединенные силовые ключи1-4 и DLC-фильтр на дросселяхIn FIG. 1 shows a diagram of a multiphase parametric voltage stabilizer; · in FIG. 2 is a timing diagram explaining its operation. . A multiphase parametric voltage regulator (for example, four-phase) contains four key regulators connected in parallel between the input and output terminals, each of which includes power switches 1-4 connected in series and a DLC filter on reactors

5-8, диодах 9-12 и конденсаторе 13. Блок 14 управления стабилизатора включает задающий генератор 15, соединенный входом с входными клеммами, а выходом подключенный к опорному элементу 16. Распределитель 17 тактовых импульсов входом соединен с выходом синхронизации задающего генератора 15, а выходом через формирователи5-8, diodes 9-12 and the capacitor 13. The stabilizer control unit 14 includes a master oscillator 15 connected by an input to the input terminals and connected to a reference element by an output 16. The clock distributor 17 is connected by an input to the synchronization output of the master oscillator 15 and by the output through shapers

18-21 ширины импульсов подключен к входам управления ключевых регуляторов. Блок 22 вспомогательных напряжений соединен с входными клеммами.18-21 pulse widths are connected to the control inputs of key regulators. The auxiliary voltage unit 22 is connected to the input terminals.

Задающий генератор 15 содержит линейный дроссель 23, обратный диод генератора, магнито-транзисторный каскад, выполненный на транзисторе и трехобмоточном насыщающемся трансформаторе 26 с первичной обмоткой 27 и вторичными обмотками 28 и 29, диод 30 и схему 31 ограничения' выходного сигнала. Опорный элемент 16 состоит из стабилитрона 32 и конденсатора 33.The master oscillator 15 comprises a linear choke 23, a generator reverse diode, a magneto-transistor cascade made on a transistor and a three-winding saturable transformer 26 with a primary winding 27 and secondary windings 28 and 29, a diode 30, and an output signal limiting circuit 31. The supporting element 16 consists of a zener diode 32 and a capacitor 33.

Формирователи ширины импульсов содержат одновибратор 34 и усилитель 35 мощности для ключевого транзистора.The pulse width drivers comprise a single-shot 34 and a power amplifier 35 for the key transistor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче питания.на вход стабилизатора и соответственно на вход генератора 15 током утечки транзистора 25 создается некоторое напряжение на обмотке дросселя 23 и на первичной обмотке 27 импульсного транс2 форматора 26 задающего генератораWhen power is applied to the input of the stabilizer and, respectively, to the input of the generator 15, a leakage current of transistor 25 creates some voltage on the winding of the inductor 23 and on the primary winding 27 of the pulse trans2 formator 26 of the master oscillator

15. Транзистор 25 лавинообразно открывается напряжением на обмотке 28 импульсного трансформатора 26. Нап5 ряжением, приложенным к обмотке дросселя 23 и к обмотке 27 импульсного трансформатора 26, его магнитопрщвод перемагничивается от исходного состояния до состояния насыщения. Тран10 зистор 25 напряжением положительной обратной связи переводится в насыщенное состояние. Импульс напряжения, возникающий на обмотке 29 в течение замкнутого состояния транзистора 25, 15 блокируется диодом 30.15. The transistor 25 opens like an avalanche in the voltage across the winding 28 of the pulse transformer 26. With the voltage applied to the winding of the inductor 23 and to the winding 27 of the pulse transformer 26, its magnetoswitch is magnetically magnetized from the initial state to the saturation state. The transistor 25 is turned into a saturated state by a positive feedback voltage. The voltage pulse arising on the winding 29 during the closed state of the transistor 25, 15 is blocked by the diode 30.

При достижении насыщения магнитопровода импульсного трансформатора. 26 противо-ЭДС, наводимая в обмотке 27, резко уменьшается. Транзистор 25 20 на короткое время переходит в активный режим. Коллекторный ток (ток дросселя 23) уменьшается, вызывая изменение полярности противо-ЭДС на обмотке дросселя . 23 на противополож25 ное. Под действием напряжения обратной связи транзистор 25 переходит в режим глубокой отсечки. Дроссель 23 разряжается на опорный элемент 16 через диод 24. Импульс напряжения, 30 наводимый на обмотке 29 в течение разомкнутого состояния транзистора 25, поступает на вход ограничителя 31, где с целью защиты элементов распределителя 17 нормализуется, т.е.Upon reaching saturation of the magnetic circuit of a pulse transformer. 26 counter-EMF induced in the winding 27 is sharply reduced. The transistor 25 20 for a short time goes into active mode. The collector current (inductor current 23) decreases, causing a change in the polarity of the counter-EMF on the inductor winding. 23 on the opposite. Under the influence of the feedback voltage, the transistor 25 switches to the deep cutoff mode. The inductor 23 is discharged to the support element 16 through the diode 24. The voltage pulse 30 induced on the winding 29 during the open state of the transistor 25 is fed to the input of the limiter 31, where it is normalized to protect the elements of the distributor 17, i.e.

ограничивается по амплитуде и гальванически развязывается. При достижении насыщения магнитопровода транзистор 25 снова переходит в замкнутое состояние. В дальнейшем цикл работы генератора тактовых импульсов повторяется.limited in amplitude and galvanically isolated. Upon reaching saturation of the magnetic circuit, the transistor 25 again goes into a closed state. In the future, the cycle of the clock is repeated.

На фиг. 2 представлена временная диаграмма напряжений на выходной обмотке 29, где ϋζ и tj> время замк45 нутого и разомкнутого состояния транзистора 25.In FIG. Figure 2 shows the time diagram of the voltages at the output winding 29, where ϋζ and tj> are the time 45 of the closed and open state of the transistor 25.

При поступлении с выхода генератора 15 тактовых импульсов на вход распределителя 17 каждого очередного ₅₀ импульса распределитель формирует последовательно на каждом из своих выходов импульс, период следования которого в четыре раза (в общем случае B.N раз) больше периода Т_{(5 55} следования тактовых импульсов.Upon receipt of 15 clock pulses from the output of the generator to the input of the distributor 17 of each next ₅₀ pulses, the distributor generates a pulse sequentially at each of its outputs, the repetition period of which is four times (in the general case, BN times) greater than the period T _{(5 55} repetition of clock pulses.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы напряжений на первом Up₍ втором Бр_г третьем U_₽3 и четвертомIn FIG. 2 shows the timing diagrams of stresses on the first Up ₍ second Br _{r the} third U _₽3 and fourth

Up выводах распределителя 17. Первый выходной импульс распределителя 17 поступает на вход формирователя 18. При поступлении короткого импульса распределителя с уровнем логической единицы на вход микросхемы 34 на ее инверсном выходе появляется напряжение с уровнем логического нуля и сохраняется на нем строго определенное время. Работу формирователя иллюстрируют временные диаграммы (фиг. 2), где Uу - напряжение на инверсном выходе одновибратора 34. Цикл работы одновибратора 34 повторяется при переходе очередного импульса с распределителя 17. Силовой ключ переходит в режим отсечки при поступлении с одновибратора 34 импульса нулевого уровня и находится в данном режиме строго определенное время, а при появлении на выходе одновибратора 34 напряжения единичного уровня переходит в режим насыщения.Up the outputs of the distributor 17. The first output pulse of the distributor 17 is fed to the input of the shaper 18. When a short pulse of the distributor with the logic unit level arrives at the input of the microcircuit 34, a voltage with a logic zero level appears on its inverse output and a strictly defined time is stored on it. The operation of the shaper is illustrated by timing diagrams (Fig. 2), where Uy is the voltage at the inverted output of the single-shot 34. The cycle of the single-shot 34 is repeated when the next pulse passes from the distributor 17. The power switch goes into cut-off mode when a zero-level pulse arrives from the single-shot 34 and is located in this mode, a strictly defined time, and when a single-level voltage 34 appears at the output of a single vibrator, it goes into saturation mode.

В дальнейшем указанные процессы повторяются. В предложенном устройстве, как и в известном, поддерживается выходное напряжение, равное напряжению опорного элемента 16.In the future, these processes are repeated. In the proposed device, as in the known one, the output voltage is maintained equal to the voltage of the support element 16.

Claims (1)

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к устройствам стабилизации посто нного напр жени , и может быть использовано в источниках вторичного электропитани  электро- и радиоаппаратуры. Целью изобретени   вл етс  упрощение и повыгление надежности многофазного параметрического стабилизатора напр жени . На фиг. 1 приведена схема многофазного параметрического ста билизатора напр жени ;- на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу Многофазный параметрический старилизатор напр жени  (например, че-. тьфехфазный) содержит четыре параллельно включенных между входными и выходными клеммами ключевых регул тора , каждый из которых включает последовательно соединенные силовые ключи 1-4 и DLC-фильтр на дроссел х 5-8, диодах 9-12   конденсаторе 13. Блок 14 управлени  стабилизатора вкл чает заданиций генератор 15, соединен ный входом с входными клеммами, а выходом подключенньй к опорному элементу 16. Распределитель 17 тактовых и myльcoв входом соединен с выходом синхронизации задающего генератора 15, а выходом через формирователи 18-21 ширины импульсов подключен к входам управлени  ключевых регул торов . Блок 22 вспомогательных напр жений соединен с входными клеммами. Задающий генератор 15 содержит ли нейный дроссель 23, обратный диод 24генератора, магнито-транзисторный каскад, выполненный на транзисторе 25и трехобмоточном насьщающемс  трансформаторе 26 с первичной обмот кой 27 и вторичными обмотками 28 и 29, диод 30 и схему 31 ограничени  выходного сигнала. Опорный элемент 16 состоит из стабилитрона 32 и кон денсатора 33. Формирователи ширины импульсов содержат одновибратор 34 и усилител 35 мощность дл  ключевого транзистора . Устройство работает следующим образом. При подаче питани , на вход стаби лизатора и соответственно на вход генератора 15 током утечки транзистора 25 создаетс  некоторое напр же ние на обмотке дроссел  23 и на пер вичной обмотке 27 импульсного транс орматора 26 задающего генератора 15. Транзистор 25 лавинообразно открываетс  напр жением на обмотке 28 импульсного трансформатора 26. Напр жением , приложенным к обмотке дроссел  23 и к обмотке 27 импульсного трансформатора 26, его магнитопровод перемагничиваетс  от исходного состо ни  до состо ни  насыщени . Транзистор 25 напр жением положительной обратной св зи переводитс  в насыщенное состо ние. Импульс напр жени , возникающий на обмотке 29 в течение замкнутого состо ни  транзистора 25, блокируетс  диодом 30. При достижении насыщени  магнитопровода импульсного трансформатора. 26 противо-ЭДС, наводима  в обмотке 27, резко уменьшаетс . Транзистор 25 на короткое врем  переходит в активный режим. Коллекторный ток (ток дроссел  23) уменьшаетс , вызыва  изменение пол рности противо-ЭДС на обмотке дроссел  23 на противоположное . Под действием напр жени  обратной св зи транзистор 25 переходит в режим глубокой отсечки. Дроссель 23 разр жаетс  на опорный элемент 16 через диод 24. Импульс напр жени , наводимый на обмотке 29 в течение разомкнутого состо ни  транзистора 25, поступает на вход ограничител  31, где с целью защиты элементов распределител  17 нормализуетс , т.е. ограничиваетс  по амплитуде и гальванически разв зываетс . При достижении насыщени  магнитопровода транзистор 25 снова переходит в замкнутое состо ние. В дальнейшем цикл работы генератора тактовых импульсов повтор етс . На фиг. 2 представлена временна  диаграмма напр жений на выходной обмотке 29, где t и tp врем  замкнутого и разомкнутого состо ни  транзистора 25. При поступлении с выхода генератора 15 тактовых импульсов на вход распределител  17 каждого очередного импульса распределитель формирует последовательно на каждом из своих выходов импульс, период следовани  которого в четьфе раза (в общем случае B,N раз) больше периола Т,5 следовани  тактовых импульсов. На фиг. 2 представлены временные диаграммы напр жений на первом Up втором Up третьем U(, и четвертом Up вьгеодах распределител  17. Пер вый выходной импульс распределител  17 поступает на вход формировател  18. При поступлении короткого импул са распределител  с уровнем -лргичес кой единицы на вход микросхемы 34 на ее инверсном выходе по вл етс  напр жение с уровнем логического ну л  и сохран етс  на нем стррго опре деленное врем . Работу формировател  иллюстрируют временные диаграммы (фиг. 2), где Uj, - напр жение на инверсном вькоде одновибратора 34. Цикл работы одновибратора 34 повтор етс  при переходе очередного импульса с распределител  17. Силовой ключ переходит в режим отсечки при поступлении с одновибратора 34 импульса нулевого уровн  и находитс  в данном режиме строго определенное врем , а при по влении на выходе од новибратора 34 напр жени  единичног уровн  переходит в режим насыщени . В дальнейшем указанные процессы повтор ютс . В предложенном устройстве , как и в известном, поддерживаетс  выходное напр жение, равное напр жению опорного элемента 16. Формула изобретени  Многофазный параметрический стабилизатор напр жени , содержаний N параллельно включенных между входной и выходной клеммами ключевых регул торов , каждый из которых включает последовательно соединенные силовой ключ и ULC-фильтр, задающий генератор , подсоединенньШ входом к входным клеммам и содержащий последовательно соединенные регулирук ций транзистор и DLC-фильтр, причем конденсатор фильтра зашунтирован стабилитроном, а его дроссель зашунтирован входной обмоткой импульсного трансформатора , перва  выходна  обмотка которого св занд с управл ющим входом регулирухицего транзистора, а втора  выходна  обмотка через диод и ограничитель напр жени  подсоединена к выходу задакщего генерач-ора, распределитель тактовых импульсов с N выходами , входом подключенный к выходу задающего генератора, и N формирователей ширины импульсов, входами подсоединенных к соответствукщим выхс дам распределител  тактовых импульсов , а выходами соединенных .с управл ющими входами ключевых регул торов , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и ловьшени  надежности стабилизатора, каждый формирователь ширины импульсов содержит последовательно соединенные одновибратор со строго фиксированной длительностью выходного импульса и усилитель мощности.The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for stabilizing a constant voltage, and can be used in sources of secondary power supply for electrical and radio equipment. The aim of the invention is to simplify and increase the reliability of a multiphase parametric voltage regulator. FIG. 1 is a diagram of a multiphase parametric voltage stabilizer; FIG. 2 - timing diagrams explaining its operation. A multiphase parametric voltage conditioner (for example, four-phase) contains four connected in parallel between the input and output terminals of the key regulator, each of which includes series-connected power switches 1-4 and DLC- filter on throttle x 5-8, diodes 9-12 capacitor 13. Stabilizer control unit 14 includes a generator 15 connected by an input to the input terminals, and an output connected to the supporting element 16. Distributor 17 clock and my input ohm connected to the clock output of the master oscillator 15, and the output through the pulse width drivers 18-21 connected to the control inputs of the key regulators. Auxiliary voltage unit 22 is connected to input terminals. The master oscillator 15 contains a linear choke 23, a reverse generator diode 24, a magneto-transistor cascade made on a transistor 25 and a three-wound transformer 26 with primary winding 27 and secondary windings 28 and 29, a diode 30, and an output limiting circuit 31. The supporting element 16 consists of a Zener diode 32 and a capacitor 33. The pulse width formers include a single vibrator 34 and an amplifier 35 power for a key transistor. The device works as follows. When power is applied to the input of the stabilizer and, accordingly, to the input of the generator 15, the leakage current of the transistor 25 creates some voltage on the winding of the throttle 23 and on the primary winding 27 of the pulse transducer 26 of the master oscillator 15. The transistor 25 opens like a voltage on the winding 28 a pulse transformer 26. The voltage applied to the winding of the chokes 23 and to the winding 27 of the pulse transformer 26, its magnetic circuit is re-magnetized from the initial state to the saturation state. The transistor 25 is energized by the positive feedback voltage. The voltage pulse appearing on the winding 29 during the closed state of the transistor 25 is blocked by the diode 30. When the magnetic field of the pulse transformer is reached. 26, the anti-EMF, induced in winding 27, is sharply reduced. The transistor 25 for a short time goes into active mode. The collector current (throttle current 23) decreases, causing the polarity of the counter-emf on the winding of the throttle 23 to be reversed. Under the influence of the feedback voltage, the transistor 25 switches to the deep cut-off mode. The choke 23 is discharged to the supporting element 16 through the diode 24. A voltage pulse induced on the winding 29 during the open state of the transistor 25 is fed to the input of the limiter 31, where in order to protect the distributor 17 elements it is normalized, i.e. limited in amplitude and galvanically released. When the saturation of the magnetic circuit is reached, the transistor 25 again goes into a closed state. In the future, the cycle of the clock pulse generator is repeated. FIG. 2 shows a time diagram of the voltages on the output winding 29, where t and tp are the closed and open state times of the transistor 25. When 15 clocks are input from the generator output to the input of the distributor 17 of each next pulse, the distributor generates a pulse which is four times longer (in the general case, B, N times) is greater than the periol T, the five following clock pulses. FIG. Figure 2 shows time diagrams of voltages on the first Up second Up third U (and fourth Up phases of the distributor 17. The first output pulse of the distributor 17 is fed to the input of the driver 18. When a short impulse impulse arrives with the level of the logical unit to the input 34 A voltage with a logic zero level appears at its inverse output and is stored strictly for a certain time. The work of the former is illustrated by time diagrams (Fig. 2), where Uj, is the voltage on the inverse of the one-vibrator 34. Cycle p The work of the one-shot 34 repeats when the next pulse passes from the distributor 17. The power switch goes into cut-off mode when a zero level pulse arrives from the one-shot 34 and a certain time is in this mode, and when a single level voltage 34 is output, the voltage goes over In the saturation mode. Further, these processes are repeated. In the proposed device, as in the known, the output voltage is maintained equal to the voltage of the support element 16. Claims of the Invention Multiphase a parametric voltage regulator, the contents of N key regulators connected in parallel between the input and output terminals, each of which includes a series-connected power switch and a ULC filter, a master oscillator, an input connected to the input terminals and a series-connected transistor and a DLC filter the filter capacitor is shunted by a zener diode, and its choke is shunted by the input winding of a pulse transformer, the first output winding of which is connected to the control the input of the regulating transistor, and the second output winding through a diode and a voltage suppressor is connected to the output of the setting generator, clock distributor with N outputs, the input connected to the output of the master oscillator, and N pulse width drivers connected to the corresponding output distributor clock pulses, and the outputs connected to the control inputs of the key regulators, characterized in that, in order to simplify and catch the reliability of the stabilizer, each Spruce pulse width contains a serially connected one-shot with a strictly fixed duration of the output pulse and a power amplifier. и,and, 1515 I-I I-I .1 .one еe JBJb ff Фи.2Fi.2