Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 

110 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании надежных вторичных источников питания, в частности при параллельном включении вторичных источников питания на общую нагрузку. Известен стабилизированной преобразователь напряжения, содержащий ключевйй регулятор, управляющим входом соединенный с выходом модулят ра длительности импульсов, источник опорного напряжения, датчик выходного напряжения, датчик выходного тока коммутатор режима работы СО. Недостатком.этого стабилизированного преобразователя являются ограни ченные функциональные возможности, поскольку его схема не позволяет сфо мировать требуемую внешнюю характери тику преобразователя, в частности, х рактеристику, соответствующую режиму стабилизации мощности. Наиболее близким к изобретению те ническим решением является стабилизи рованный преобразователь постоянного напряжения , содержащий ключевой рег лятор, включенный через датчик тока между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя напряжения, модулятор длительности импульсов, выходом соединенный с уп равляющим входом ключевого регулято ра j а входом - с выходом цепи обратной связи, состоящей из датчика напряжения, входом подключенного к выходным выводам стабилизированного преобразователя напряжения, источника опорного напряжения и коммутатора соединенного первым входом с выходом датчика тока. Причем источник опорного напряжения выполнен параметрическим, параллельно его стабилитрону включено управляемое сопротивление, выполненное в виде транзисторной ключевой схемы с общим эмиттером и запирающим смещением, соединенное входом управления через коммутатор (стабилитрон) с выходом датчика тока, усилитель сигнала рассогласования, инвертирующий вход которого связан с выходом датчика напряжения, а неинвертирующий - с выходом источника опорного напряжения, причем вход модулятора длительности импульсов соединён с выходом усилителя рассогласования. Данное устройство реализует два режи ма работы -стабилизации выходного напряжения и, по достижении выходноГО тока определенной величины, стабилизации выходной мощности C2l. Недостатком известного стабилизированного преобразователя напряжения являются ограниченные функциональные возможности , связанные с зависимостью величины стабилизируемой мощности от температурного режима. К числу недостатков данного источника питания следует отнести зависимость величины стабилизируемой мощности от температурного режима работы вследствие того, что в этом режиме работы устройства токи.стабилитрона и управляемого сопротивления (транзисторного ключа) не инвариантны к изменению температуры. Данный недостаток приводит к необходимости использования первичного источника в режимах, отличных от предельно возможных (в определенных интервалах температуры) , что ухудшает его возможности, а в ряде случаев может увеличить и его массу. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стабилизированного источника путем стабилизации формы его внешней характеристики во всем диапазоне изменений температуры окружающей среды. Эта цель достигается тем, что стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий ключевой регулятор, включенный через датчик тока между входными и выходными выводами стабилизированного преобразователя напряжения, модулятор длительности импульсов, выходом соединенный с управляющим входом ключевого регулятора, а входом с выходом цепи обратной связи, состоящей из датчика напряжения, входом подключенного к выходным выводам стабилизированного преобразователя напряжения источника опорного напряжения и коммутатора, соединенного первым входом с выходом датчика тока, снабжен введенным в цепь обратной связи сумматором, соединенным входами с выходами указанных источника опорного напряжения, датчика выходного напряжения и коммутатора, а выходом -с указаннымвыходом цепи обратной связи, причем введенный второй вход указанного коммутатора соединен с выходом ука- занного датчика напряжения. На чертеже представлена блок-схема стабилизированного преобразователя напряжения. К нагрузке 1 подключен выходной вывод 2 стабилизированного преобразователя. Между его входным 3 и выг ходным 2 выводами включен ключевой регулятор k последовательно с, датчиком 5 тока. К управляющему входу ключевого регулятора i подключен выход модулятора 6 длительности импульсов, вход kOTOporo соединен с выходом цепи 7 обратной связи., состоящей из датчи,ка 8 выходного напряжения, подключен ного к выходному 2, коммутато ра 9 источника 10 опорного напряжения и сумматора 11. Входы сумматора 11 соединены с выходами.источника опорного напряжения, датчика 8 выход ного напряжения и коммутатора 9, первый вход которого соединен с выходом датчика 5 тока, а второй - с выходом датчика 8 выходного напряжения. Для реализации стабилизированного преобразователя напряжения можно использовать различные известные схемные решения, в частности, резистивный датчик 5 тока, в качестве датчи ка 8 напряжения - делитель напряжения, в качестве коммутатора 9 - балансный усилитель на транзисторах, :входы которого связаны с выходами датчиков тока и напряжения, причем в цепи нагрузки транзистора, связанного входом с датчиком тока,установлено реле, коммутирующее своими контактами выход датчика тока с входом сумматора, в качестве источ ника 10 опорного напряжения - стабилизатор напряжения параметрического типа, в качестве сумматора 11 - суммирующий усилитель на операционном усилителе, в качестве модулятора длительности импульсов - широтно-им пульсный модулятор. При малой величине мощности нагрузки 1,напряжение с выхода датчика 8 напряжения поступает в сумматор 11 где суммируется с опорным напряжением источника 10 опорного напряжения. Суммарное напряжение поступает с сумматора 11 на вход модулятора 6 длительности импульсов, который формирует импульсы управления ключевым регулятором Ц таким образом, что на нагрузке 1 стабилизируется напряже1ние. В этом режиме работы стабилизированного преобразователя напряжение, снимаемое с датчика 5 тока, меньше напряжения, снимаемого с датчика 8 напряжения, в результате чего коммутатор 9 отключает выход датчика 5 тока от входа сумматора 11. С рос-том величины тока нагрузки 1 возрастает напряжение на выходе датчика 5 тока. При определенной величине мощности нагрузки 1 напряжение, снимаемое с выхода датчика 5 тока, превышает напряжение, снимаемое с выхода датчика 8 напряжения, и коммутатор 9 подключает к входу сумматора 11 выход датчика 5 тока, В этом режиме работы на нагрузке 1 стабилизируется мощность. Введение в источник,питания сумматора и перечисленных связей между элементами его структуры обеспечивает реализацию двух режимов работы: стабилизации выходного напряжения и стабилизации выходной мощности (по достижении выходного тока определенной величины).Однако,по сравнению с известным, уровень стабилизируемой выходной мощности не зависит от изменения температуры. Достигается это тем, что связь, заведенная с выхода датчика 8 напряжения на второй вход коммутатора 9, обеспечивает подачу на вход сумматора 11 напряжения, пропорционального току .на)- рузки (при превышении этого тока определенной величины).При этом выходное напряжение сумматора 11 определяется тремя составляющими, пропорциональными току нагрузки, выходному напряжению и /ровню опорного напряжения (так как сумматор связан с входами соответственно с выходами комг утатора 9, датчика 8 напряжения и исг точника опорного напряжения). В отличие от известного в предложенном устройстве источник 10 опорного напг ряжения используется в узком диапазоне выходных напряжений, а также в схеме отсутствует управляемое сопротивление (транзисторный ключ) , т.е. исключены основные элементы, влияющие на уровень стабилизируемой мощности при изменении температуры, что и позволяет добиться ее инвариантности по отношению к температурному воздействию. Совокупность указанных свойств стабилизированного преобразователя напряжения позволяет применять предельно допустимые режимы эксплуатации в Ш1 роком диапазоне

s . 100709 6

температур, что улучшает его исполь-чением коэффициента использования

зование, а также использование пер-его по мощности, вичного источника по сравнению с про- В частности, при использовании

тотипом, где от первичного источникапредложенного стабилизированного

(по вышеуказанной причине) невозмо-, jпреобразователя напряжения в систежен отбор максимально возможноймах питания с непосредственным паралмощности в широком диапазоне тем-лельным соединением нескольких одинаператур.ковых стабилизированных преобразоТехнико-экономический эффект при- toверительное распределение токов

менения изобретения зависит от конк-между отдельными преобразователями в

ретных технических требований, предъ-широком диапазоне температур без

являемых к стабилизированному пре-введения дополнительных связей, что

образователю напряжения, и будетпозволяет снизить стоимость таких

увеличиваться в соответствии с увели-isсистем. вателей, удается обеспечить удоалет

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий ключевой регулятор, включенный через датчик тока между входными и выходными выводами преобразователя, модулятор длительности, импульсов, выходом соединенный с управляющим входом ключевого регулятора, a входом - с выходом цеПи обратной связи, состоящей из датчика напряжения, входом подключенного к выходным выводам преобразователя, источника опорного напряжения и (коммутатора, соединенного первым входом с выходом датчика тока, о тличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стабилизированного преоб.разователя напряжения путем стабии - е лизации формы его внешней харзктерис 1г тики во всем диапазоне изменений тем пературы окружакмцей среды, в его цепь обратной связи введен сумматор, соединенный CBOHNW входами с выходами указанных источника опорного нап-ряжения, датчика выходного напряжения и коммутатора, a выходом - с указанным выходом цепи обратной связи, причем введенный второй вход указанного коммутатора соединен с выходом указанного датчика напряжения. СО 4