Импульсный стабилизатор постоянного напряжения (тока)

 

1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ТОКА), содержащий включенные последовательно ключевой элемент, подключенный к входнс 4у выводу, интегрирующий фильтд датчик сигнала обратной связи, подключенный к выходному выводу, а также усилитель сигнала рассогласования , первый вход которого соединен с выходом датчика сигнала обратной связи, а выход подключен к первому входу первого узла ограничения напряжения , источник опорного напряжения , подключенный выходе к вторым входам усилителя сигнала рассогласования и первого узла ограничения напряжения , причем выход первого узла ограничения напряжения подключен к первому входу модулятора длительное-, ти импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения допустимого диапазона измене-.. ния входного напряжения и тока нагрузки , в него введены преобразователь напряжения в частоту и второй узел ограничения напряжения, причем выход преобразователя напряжения в частоту подключен к вторсмлу входу модулятора длительности импульсов, а вход - к выходу второго узла ограничения напряжения, первый вход вто- $ рого узла ограничения напряжения сое (Л динен с выходом усилителя сигнала рассогласования, а второй вход - с выходом источника опорного напряже ния. 2. Стабилизатор поп.1, отлиг-S чающийся тем, что первый ;узел ограничения напряжения выполнен в виде двустороннего ограничителя 1апряжения. СП 00 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 05 F 1 56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ/ (21) 3513720/24-07 (22) 19.11.82 (46) 07.01.84. Бюл. В 1 (72) М.Б.Колоколов и Б.Б.Гаазе (53) 621.316.722.1(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 515101, кл. G 05 F 1/56, 1974 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 741248, кл. G 05 F 1/56, 1978. (54)(57). 1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ТОКА), содержащий включенные последовательно ключевой элемент, подключенный к входному выводу, интегрирующий фильтр датчик сигнала обратной связи, подключенный к выходному выводу, а также усилитель сигнала рассогласова- ния, первый вход которого соединен с выходом датчика сигнала обратной связи, а выход подключен к первому входу первого узла ограничения напряжения, источник опорного напряжения, подключенный выходом к вторым входам усилителя сигнала рассогласо- . вания и первого узла ограничения напряжения, причем выход первого узла ограничения напряжения подключен к первому входу модулятора длительнос-, ти импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, отличающийся тем, что, с целью растаирения функциональных возможностей за счет увеличения допустимого диапазона измене-., ния входного напряжения и тока нагрузки, в него введены преобразователь напряжения в частоту и второй узел ограничения напряжения, причем выход преобразователя напряжения в частоту подключен к второму входу модулятора длительности импульсов, а вход — к выходу второго узла ограC ничения напряжения, первый вхОд вто- (й рого узла ограничения напряжения со динен с выходом усилителя сигнала рассогласования, а второй вход — с выходом источника опорного напряже ния.

2. Стабилизатор по п.1, о т л и — . ч а ю шийся тем, что первый узел ограничения напряжения выполнен в виде двустороннего ограничителя напряжения.

)085844

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для питания электро-, радиоустройств.

Известен импульсный стабилизатор напряжения, содержащий в силовой «аоти последовательна соединенные ключевой транзистор и сглаживающий фильтр, а в управляющей части усилитель сигнала рассогласования, источник опорного напряжения, модулятор длительности импульсов и тактовый генератор (11.

Наиболее близким к предлагаемому па технической сущности является импульсный стабилизатор напряже ния, содержащий включенные последовательно ключевой элемент, интегрирующий Фильтр,. датчик сигнала обратной связи, а также усилитель сигHaла рассогласования, перный вход которого соединен с выходом датчика () сигнала обратной связи, а второй

ВхОд — с ВыхОдОм источника ОВОркОгo напряжения, узел ограничения напряжения, соединенный первым входом с выходом усилителя сигнала рассогласования, а выходом с модулятором длительности импульсов, второй выход узла ограничения напряжения соединен с выходом источника опорного напряжения, причем выход модулятора )О длительности импульсов соединен с упранляющим ьходом ключевога злемен(2), Недостатком известных устройств является то, что при значительном увеличении -=."oäêoro напряжения стан<апряжения ко падает Это обусловлено тем, чта уменьшение времен<<я открытого состоя ния ключевого элемента ограничено временем рассасывания неосновных носителей. Указанный недостаток ограничивает функциональные возможности устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет 4 увеличения допустимого диапазона из" менения входногс; напряжения и тока нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабили=àòîð постоянного напряжения (тока),, содержащий включенные последовательно кю=чевой элемент„ подключенный к входному Выводу, интегрирующий фильтр, да:— чик сигнала обратной снязи. подклю- SS ченный к выходному выводу устройства, а также усилитель сигнала рассогласОВанкя, перВый ВХОД кОТОрОгО соединен с выходом датчика сигнала обратной связи, à выхо) подклю ен к первому входу первого узла ограниче-. ния напряжения, источник опорного напряжения, годключенный выходом к вторым вхбдам усилителя сигнала рас" согласования и первого узла ограниче-;Ъэ ноя напряжения, причем выход первого узла ограничения напряжения подключен к первому Входу модулятора длительности импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, внедены преобразователь напряжения в частоту и второй узел ограничения напряжения, причем выход преобразователя напряжения в частоту подключ-.í к второму входу модулятора длительности импульсов, а вход — к выходу второго узла ограничения напряжения, первый вход втсрого узла ограничения напряжения соединен с выходом усилителя сигнала рассогласования, а второй вход— с выходом источника опорного напряжения В

Причем первый узел orpаничения напряжения может быть выполнен н виде двустороннего ограничения напряжения.

На чертеже представлена схема импульсного стабилизатора напряжения (тока).

Стабилизатор состоит из ключевого элемента 1, интегрирующего фильтра 2, датчика 3 сигнала обратной свя. зи, соединенных последовательно. Управляющий вход ключевого элемента 1 соединен с выходом модулятора 4 длительности импульсов, один из нходов которого соединен с выходом первого узла 5 ограничения напряжения. Второй вход модулятора 4 длительности импульсов соецинен с выходом преобраз<эвателя 8 напряжения н частоту, нход которого соединен с выходом второго узла 7 ограничения напряжения. Усилитель 8 сигнала .рассогласования одним из входов =" выходом датчика 3 сигнала ОбратнОй сВязи<, Дру гим входом с выходом источника 9 опорного напряжении, а выходом с первыми входами узлов 5 и 7 ограничения напряжения, вторые входы которых соединены с выходом источника

9 опорного напряжения.

Импульсный cTB6H3IH3<3TOp истОчника напряжения (тока) работает следующим образом.

В случае, когда входное напряжение близко к номинальному, с выхода датчика 3 сигнала абра-."ной связи на вход усилителя 8 сигнала рассогласования поступает сигнал определенного уроьня. При этом на выходе усилителя 8 сигнала рассогласования уровень напряжения таков, что первый узел 5 ограничения напряжения не ограничивает его и пропускает через себя н неизменном виде на первый вход модулятора 4 длительности „ иьшульсон. Второй узел 7 ограничения напряжения ограничивает напряжение с выхода усилителя 8 сигнала рассогласования на определенном

1065844 уровне. Этот уровень напряжения поступает на вход преобразователя б напряжения в частоту, при этом последний вырабатывает импульсы определенной частоты. С выхода преобразовате" ля б напряжения в частоту эти импульсы поступают на второй вход модулятора 4 длительности импульсов, который вырабатывает управляющие импульсы, равные по частоте импульсам преобразователя 6 напряжения в частоту, а длительность которых пропорциональна уровню напряжения с выхода первого узла 5 ограничения напряжения, т.е. в данном случае пропорциональщие уровню напряжения с выхода усилителя 8 сигнала рассогласования.

Ключевой элемент 1 под воздействием управляющих имгульсов с выхода модулятора 4 длительности импульсов открывается и закрывается, периодически подключая входное напряжение к входу интегрирующего фильтра 2, который усредняет входные импульсы, и на его выходе присутствует определенное постоянное напряжение.

Если данное устройство работает в режиме стабилизатора напряжения, то датчик 3 сигнала обратной связи представляет собой датчик напряжения и с его выхода на вход усилителя 8 сигнала рассогласования поступает сигнал, пропорциональный уров10 !

30 ню выходного напряжения. Если. данное устройство работает в режиме стабилизатора тока, то датчик сигнала 3 обратной связи представляет собой З5 датчик тока и с его выхода на вход усилителя 8 сигнала рассогласования поступает сигнал, пропорциональный значению выходного тока. !

В случае увеличения (уменьшения) входного напряжения выходное напряжение стабилизатора также начинает увеличиваться (уменьшаться) . При этом сигнал с выхода датчика 3 сигнала обратной связи также увеличива.ется (уменьшается), а напряжение на выходе усилителя сигнала рассогласования уменьшается (увеличивается).

Первый узел 5 ограничения напряжения передает это напряжение беЭ изменений на первый вход модулятора 4 длительности импульсов, а второй узел

7 ограничения напряжения настроен таким образом, что ограничивает напряжение с выхода усилителя 8 сигна- 55 ла обратной связи на заданном уровне.

Следовательно, на вход преобразователя б напряжения в частоту поступает в зто время напряжение неизменного уровня, преобразователь 6 напряже 60 ния в частоту вырабатывает импульсы неизменной частоты. В результате это.

ro модулятор 4 длительности импульсов вырабатывает имульсы, длительность которых уменьшается (увеличивается) при увеличении (уменьшении) входного напряжения. Длительность замкнутого состояния ключевого элемента 1 также уменьшается (увели- чивается), что приводит к увеличению (уменьшению) выходного напряжения в случае стабилизатора напряжения или тока в случае стабилизатора тока. Таким образом осуществляется широтно-импульсная стабилизация выходного напряжения (тока) .

Устройство работает аналогично в случае изменения сопротивления нагрузки в режиме стабилизации тока.

В случае значительного увеличения входного напряжения или значительного уменьшения сопротивления нагрузки в режиме стабилизации тока сигнал с выхода датчика 3 обратной связи существенно увеличивается, а напряжение на выходе усилителя 8 сигнала рассогласования существенно уменьшается. Второй узел 7 ограничения напряжения настроен таким образом, что перестает ограничивать это напряжение после снижения последнего до определенного уровня. При дальнейшем увеличении .сигнала с датчика 3 сигнала обратной связи на вход преобразователя б напряжения в частоту начинает поступать уменьшающееся напряжение. Преобразователь б напряжения в частоту вырабатываемых импульсов, в результате чего модулятор длительности импульсов начинает вырабатывать управляющие импульсы с уменьшающейся частотой. Таким образом, всту. пает в работу контур частотно-импульсного регулирования. Уровень ограничения сверху второго Узла 7 ограничения напряжения выбран большим того уровня, при котором длительность управляющего импульса на выхо-, де модулятора 4 длительности импульсов становится близкой длительности рассасывания неосновных носителеи в ключевом элементе 1. При этом дли-, тельность замкнутого со"тояния ключевого элемента 1 всегда будет заведомо больше времени рассасывания.

Для предотвращения параллельной работы двух контуров регулирования первый узел 5 ограничения напряжения выполнен как двухсторонний ограничитель напряжения.Его уровень ограничения снизу настроен на то же значение. напряжения, что и уровень ограничения сверху второго узла 7 ограничения напряжения. Таким образом, с момента начала изменения частоты длительность управляющих импульсов остается неизменной.

Уровень ограничения сверху первого узла 5 ограничения напряжения настроен так, что в случае обрыва цепи обратной связи длительность управляющего импульса не превышает з

1065844

Составитель C.Èàêàðîâ

Редактор В.Петраш Техред Т.Иаточка Корректор Л.Патай »

Заказ 11045/49 Тираж 847 Подпнсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам-изобретений и открытий

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

Филиал .ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 данного значения, при котором выходное напряжение стабилизатора (или выходной ток) также не превышает заданного значения.

Возможность перехода режима работы импульсного стабилизатора с широтно-импульсного на частотно-импульсное регулирование при достижении импульсом управления определенной длительности в сравнении с прототипом позволяет значительно расширить Функциональные воэможности стабилизатора, поскольку значительно увеличивается . допустимый диапазон изменения входного напряжения и тока нагрузки.