Параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1й) 591847 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаявленО 070676 (2й) 2370021/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. Кл.

G 05 Г 3/08

Гавудврвтввнный номнтвт

Воввтв Мнннатрав CCCP на двнвм нвабрвтвннй н отнрытнй (53) УДК 621.316.722 °. 1 (088.8) (43) Опубликовано 05д278Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 1801.78 (72) Авторы

В.В.Сазонов и В.Т. Барабаш изобретения

Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта и Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева

Pl) Заявители (54) ПАРАМЕТРИЧЕСКИИ ИМПУЛЬСН61И СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Поставленная цель достигается тем, что в параметрическом импульсном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем последовательно соединенные и включенные в силовую шину регулирующий транзистор и дроссель (,СД-фильтра, конденсатор которого соединен с выводами для подключения нагрузки, и управляющий узел, один .вход которого соецинен с общей точкой регулирующего транзистора и дросселя СД-фильтра, другой вход — с источником опорного

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к импульсным стабилизаторам постоянного напряжения. Такие стабилизаторы находят широкое применение для питания различной электронной аппаратуры .автоматики, телемеханики и информационно-измерительной техники.

Известен релейный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий )О транзистор, коммутирующий диод, двухзвенный LC-ôèëüòð, схему сравнения с усилителем постоянного тока, 11Сцепочку, шунтирующую коммутирующий диод (1). IS

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные и включенные в силовую шину регулирующий транзистор и дроссель L,CD— фильтра, конденсатор которого соединен с выводами для подключения нагрузки, и управляющий узел, один вход которого соединен с общей точкой регулирующего транзистора и дросселя ЬСДфильтра, другой вход — с источником опорного напряжения, а выход подключен ко входу регулирующего транзистора (2 1.

Недостатками известных стабилизаторов являются значительный вес и габариты, невысокие динамические характеристики и нетехнологичность. Однако не существует достаточно простых и надежных параметрических .стабилизаторов, в которых схема управления была бы на базе только серийно выпускаемых компонентов/транзисторов, интегральных схем и т.д./

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик, снижение веса и габаритов.

591847 (3) Uv,М- и М -иаа - -Uon (4) 1 р (t)- Х К„()-"onl4t "! ц (М--К U „К +и

Р ! (5) (б) (7) (8) 1) Х) По„41-KU®t + У о

Ц,=-Киапt 0В (9) (10) (2) U (Ф.) =u (tl-!! =U!!x(t) — lfoÄ

u e ол напряжения, а выход подключен ко входу регулирующего транзистора, новым является то, что управляющий узел выполнен в виде интегрирующего преобразователя и релейного элемента, причем интегрирующий преобразователь подключен ко входу управляющего узла, а релейный элемент — к его выходу.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие работу параметрического импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит включенный в силовую шину регулирующий транзистор 1 (,СД-фильтр, состоящий из диода 2, дросселя 3 и конденсатора 4,сое. диненного с выводами для подключения нагрузки, интегрирующий преобразователь 5, выход которого соединен со входом релейного элемента б, а один иэ входов с источником 7 опорного напряжения, управляющий узел 8.

Стабилизатор работает следующим образом.

Релейный элемент имеет два порога срабатывания U u U, которые обpcLs T петлю гистеризиса hUp U -lJ! °

Причем порог U соответствует воз2 растанию входного сигнала релейного элемента (U ), а порог Ц! — erо убыванию (фиг.2 а) ° Управление силовым транзистором 1 осуществляется таким образом, что при о > U> транзистор 1 всегда заперт, при () < Ц всегда открыт. а при U< 4 U> 4 состояние тра)!зистора 1 определяется предысторией релейного элемента.

Изменение напряжения на выходе интегрального преобразователя (на входе релейного элемента) происходит согласно уравнению

U (t)NjU„(t)dt+V (1) о где Х вЂ” постоянный коэффициент, V — напряжение на входе интеги рального преобразователя, V — начальное значение U> при

РО

t =О

В интервале tt (фиг. 2 б), когда сн ловой транзистор 1 включен, а диод 2 заперт, к входным клеммам интегрального преобразователя приложена разность входного наг!ряжения Б „, подключенного через транзистор 1, и опорного H !! !! eHH!! U где U — напряжение на входе фильтра

9 причем U „) ц

Напряжение на выходе интегрального преобразователя при этом возрастает, и при U = U происходит срабатывание релейного элемента и включение транзистора 1. Диод 2 за счет энергии запасенной в дросселе, при этом отпи рается, и в течение интервала t ко входным клеммам интегрального преобра зователя через диод 2 прикладывается

5 опорное чапряжение 00„ U

Напряжение на выходе интегрального

10 преобразователя при этом Уменьшается, при: Vð = U ! происходит срабатывание релейного элемента и открывание транзистора 1. Далее процесс повторяется.

Законы изменения напряжения на вы)5 ходе интегрального преобразователя в интервалах !.1и 1 подчиняются уравнению (1), при этом в течение 1!()„о=u а в течение t V>, V> Тогда с учетом (2) и (3) Яб

Так как Ц (,)Ц, с! !!, (g,+t ) ()

t, и, ХЦи,„(ц- и)41+ ц! о

t,È.

V,--К и и44t М, .

tl учитывая, что Uxx,=саай, полу— чаем, что

Из (8) и (9) получаем, что

1!

Г пвхо) Па(1+ ) о

Постоянная составляющая выходного напряжения стабилизатора, если пренебречь потерями в элементах силового каскада, равна среднему значению напряжения на входе фильтра т

1)н 7 "ф41 т "и" . (11) о

Учитывая, ;то период модуляции Т= иэ (10) и (11) получах > ем, что н 0n! (12)

60 т.е. выходное напряжение рассмотренного параметрического импульсного стабилизатора при принятых допущения> не зависит от входного напряжения и определяется величиной опорного.наб(„ пряжения.

591847

Величина U„ не зависит от постоянной К интегрального преобразователя, порогов срабатывания релейного элемента U V> и ширины петли гистерезисаа Ц„ . Это является несомненным достоинством рассмотренного стабилизатора, поскольку не требуется его

3(1 индивидуальной настройки, а старение элементов при эксплуатации не влияет на качество стабилизации.

Период модуляции Т можноопределить предположив, что величина 11 „ в пределах Т остается постоянной. С учетом из (8) и (9) имеем, что

ЬУ.

K voA ьУ к<о, v 1

Величина V практически не занин сит от формы входного напряжения Ч „.

Это позволяет использовать предлагаемый стабилизатор при высрком уровне пульсации напряжения первичного ис- . точника питания.

В отличие ст прототипа, величина тока нагрузки в этом стабилизаторе не влияет на работу схемы управления (в силу принципа ее работы).

Важно отметить,что соотношение (11), а следовательно, и соотношение (12) при использовании диода в качест ве замыкающего элемента справедливо только для режима непрерывных токов.

Если при использовании диода этот режим не обеспечивается во всем диапазоне токов нагрузки и U „, то параллельно замыкающему дйоду следует включить замыкающий транзистор, кото- 0 рый переключается от релейного элемента в противофазе с транзистором. откупа

t Due

К (u,„-ц )и (13)

Отсюда видно, что величина Т при заданных значениях U „ и U зависит от ширины петли гистерезиса ь0 и постоянного коэффициента К. Варьируя значениями ь11„ и К, можно в широких пределах измейять частоту модуляции.

При этом повышение частоты модуляции не приводит к ухудшению условий работы управляющего узла. формула изобретения

Параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные и включенные в силовую шину регулирующнй транзистор и дроссель 1.СД-фильтра, конденсатор которого соединен с выводами для подключения нагрузки, и управляющий узел, один вход которого соединен с общей точкой регулирующего транзистора и дросселя LCg-фильтра, другой вход — c источником опорного напряжения, а выход подключен ко входу регулирующего транзистора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения динамических характеристик и снижения веса и габаритов, управляющий узел выполнен в виде соединенных последовательно интегрирующего преобразователя и релейного элемента, причем интегрирующий преобразователь подключен ко входу управляющего узла, а релейный элемент — к его выходу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

9 390515, кл. G 05 F 1/56, 1971. ,2. Авторское свидетельство СССР

9 360655, кл. 0 05 F 3/08, 1969.

591847

Up

К

Vg

Vp

4Ъ7. Z

Составитель С.1 орбачева

Редактор И.Тимофеева Техред H.AHäÐåé÷óê Корректор A.Âëàñåíêñ

Заказ 5В9/41 Тираж 1033 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4