Стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 H02M3/28 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электропнтаНИИ радиоэлектронной аппаратуры. Известен стабилизированный источник постоянного напряжения, выполненный на основе последовательно включеннных регулируемого инвертора выпрям теля и выходного фильтра и имеющий, кроме того, формирователь сигнала рассогласования, выход которого через измерительный усилитель соединен с цепями смещения транзисторов регулируемого инвертора tl. Недостаток известного устройства связан с невысоким КПД, обусловленным тем, что стабилизация выходного напряжения производится путем изменения падений напряжения на эмиттерколлекторных переходах транзисторов Наиболее близким к предлагаемому изобретению является стабилизированный источник постоянного напряжения содержащий последовательно включенные входной фильтр, регулируемый инвертор, выпрямитель и выходной фильт широтно-импульсный модулятор, вход которого соединен с выходом измерительного усилителя, а выход - с управляющим входом регулируемого инве) тора, формирователь сигнала рассогласования, вход которого подключен к выходу выходного фильтра, а выход к входу измерительного усилитеЛя Особенностью источников питания, включающих в себя инвертор с широтно-импульсным регулированием, являет ся обязательное применение в составе выходного фильтра накопительного дросселя с большой величиной индуктивности для обеспеч.ения безобрывности тока. В противном случае на выходе источника, имеют место значительные пульсации с частотой преобр зования и возникают предпосылки к его самовозбуждению. Однс1ко боньшая индуктивность накопительного дроссе ля делает источник инерционным и вносит чрезмерный фазовый сдвиг в канале обратной связи. В связи с эт в условиях гарантированного сохране ния устойчивости функционирования подавление пульсаций от входной сет становится весьма затруднительньм, 1 ... Цель изобретения - повышение эффективности подавления пульсаций от входной сети при обеспечении устойч вости источника в широком диапазоне изменения сетевого напряжения и нагрузочного тока. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник постоянного напря)Ш11ия, содержа щий последовательно включенные вход ной фильтр, регулируемый инвертор выпрямитель и выходной фильтр, широтно-импульсный модулятор, вход KG горого соединен с выходом измерительного уси.гл-5теля, а выход - с управляющим входом регулируемого инвертора, формирователь сигнала рассогласования, вход которого подключен к выходу выходного фильтра, введены блок развязки по постоянному току/ конденсаторный шунт и два преобразователя напряжения в ток, а измерительный усилитель выполнен с частотнозависимым контуром отрицательной обратной связи, причем вход блока развязки по постоянному току соединен с выходом выпрямителя, конденсаторный шунт включен на выходе формирователя сигнала рассогласования, выходные цепи блока развязки по постоянному току и формирователя сигнала рассогласования подключены к неинвертирующему входу измерительного усилителя непосредственно, а к инвертирующему входу - через соответствующие преобразователи напряжения в ток. Кроме того, частотнозависимый контур отрицательной обратной связи измерительного усилителя состоящий из включен 4длх последовательно между выходом и инвертирующим входом двух конденсаторов, общая точка которых через резистор соединена с неинввртирующим входом. На чертеже представлена функциональная схема предложенного стабилизированного источника постоянного напряжения. Силовой тракт устройства составляют последовательно включенные входной фильтр 1, регулируемый инвертор 2, выпрямитель 3 И выходной фильтр 4, Органом управления является широтноимпульсный модулятор 5, вход которого соединен с выходом измерительного усилителя 6, а выход - с управляющим входом регулируемого инвертора 2. К выходу выходного фильтра 4 подключен вход формирователя 7 сигнала рассогласования с внутренним опорным элементом. С выходом выпрямителя 3 соединен вход блока 8 развязки по постоянному току, реализованный, например, с использованием двух конденсаторов. Конденсаторный шунт 9 включен на выходе фОЕ 4ирователя 7 сигнала рассогласования. Выходные цепи блока 8 развязки по постоянному току к фО1 шрователя 7 сигнала рассогласования подключены к неинвертирующему входу измерительного усилителя 6 Heilocpeдетвенно, а к инвертирующему входу - соответственно через преобразователи 10 и 11 напряжения в ток Измерительный усилитель 6 выполнен с частотнозависимкм контуром 12 отрицательной обратной связи, представляющим собой разветвитель сигналов, в состав контура 12 входят включенные последовательно между выходом и инвертирующим входом усилите ля 6 конденсаторы 13 и 14, общая точ ка которых через резистор 15 соединена с неинвертирующим входом. Устройство работает следующим об разом. Входной фильтр 1 обеспечивает за щиту входной (первичной) питающей се ти от пульсаций, вызванных импульсной работой регулируемого инвертора 2-. Регулируемый инвертор 2 преобразует напряжение постоянного тока в последовательность разнополярных импульсов, длительность которых задает ся по управляющему входу широтно-импульсным модулятором 5. Выпрямитель 3создает на своем выходе последовательность однополярных импульсов. Выходной фильтр 4 запасает энергию и выделяет постоянную составляющую последовательности выходных импульсо . .выпрямителя 3. Напряжение на выходе источника стабилизируется методом широтно-импульсной модуляции с помощью канала обратной связи, образованного формирователем 7 сигнала рас согласования, измерительным усилителем 6/ и широтно-импульсным модулято, ром 5. Формирователь 7 сравнивает выходное напряжение источника с внут ренним опорным напряжением и выра.батывает сигнал рассогласования () . Усилитель б усиливает этот сигнал до нео.бходимой величины. Моду лятор 5 формирует импульсы длительностью, пропорциональной выходному напряжению усилителя 6, в результате чего обеспечивается стабилизация напряжения навыходе источника. Выходной фильтр 4, включающий в себя накопительный дроссель с больпюй величиной индуктивности, вносит существенный фазовый сдвиг у составляющих сигнала инвертора 2, вызванных пульсациями напряжения входной сети. Исключение в канале отрицатель ной обратной связи переменной соетавляющей сигнала выходного фильтра 4достигается с помощью конденсаторного шунта 9. Для обеспечения подав ления пульсаций на выходе источника, вызванных пульсациями напряжения входной сети, с помсацью блока 8 :развязки по постоянному току ввдел)ется переменная составляющая выходного напряжения выпрямителя 3. Следовательно, для стабилизации выходного напряжения источника в кднале обратной связи используется только постоянная составляющая напряжения формйро вателя 7 сигнала рассогласования, а для подавления пульсаций от входной сети г только выходное напряжение блока 8 развязки по постоянному току. С целью обеспечения возможности линейного суммирования и усиления сигналов как постоянного, так и переменного тока в канале обратной связи одним измерительным усилителем 6,выходы формирователя 7 сигнала рассогласования и блока 8 развязки по постоянному току отделены друг от друга и от инвертирующего входа измерительного усилителя б преобразова-, телями напряжения в ток 10 и 11. Коэффициент усиления по постоянному току в канале обратной связи очень велик.и определяется коэффицй ентом усиления измерительного усилителя 6. Сигнал низкочастотных пульсаций от входной сети также существенно усиливается в данном канале вследствие того, что контур 12 отрицательной обратной связи усилителя 6 формирует амплитудно-частотнук характеристику ро спадом - 40 дБ/дек, В то же вр.емя измерительный усилитель 6 подавляет сигнал частоты преобразования вследствие емкостной связи между выходе и инвертирующим входом, образованной последователь«ным соединением конденсаторов 13 и 14. I Таким образом, в предложенном источнике постоянного напряжения с широтно-импульсным регулированием исключено влияние выходного фильтра 4 на амплитудно-фазовую характеристику канала обратной связи. В результате выбор параметров выходного фильтра 4 можно производить, только исходя из требований подавления пульсаций частоты преобразования без учета требований по обеспечению устойчивости источника. Т.е.если необходимо высокое подавление пульсаций частоты преобразования, выходной фильтр 4 может быть выполнен многозвенным. В предлагаемом источнике постоянного напряжения предусмотрена возможность формирования требуемой амплитудно-фазовой Характеристики канала обратной связи с учетом подавления пульсаций от входной сети и сохранения устойчивости источника. При этом эффективное подавление пульсаций от входной сети наблюдается в широком диапазоне изменения сетевого напряжеНия и нагрузочного тока.

1. СТАБИЛИЗИРОВАЗаНЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯНЙОГЬ ШШРЯЖБШЯ, содержащий последовательно вклиненные входной фильтр/ peryflitpyehebtft инвертор, ; вьтрямитель и выходной фильтр, широтно-импульсный модулятор, вход кото- porb соединен с ВЫХОДОМ:измеритель- ; ного усилителя, а выход -, с управл яюш№1м входом регулируемого инвер-. тора, формирователь сйгнгша рассогласования, вход котосюго подключен к выходу выходного фкльтра, о т л ич а ю щ и и с я тем, чг1го, с цёлыо повьтюнияг эффективности подавления .пульсаций от входной сети при обеспечении устойчивости в iimppKOM диеина.зоне изменения сетевого напряжений и нагрузочного тока, в него введены блок разв.язки по постоянному току/ конденсаторный йогнт и два преобразователя напряжения в ток, а ц мери;тельный усилитель выполнен с частотнозависимым контуром Отрицательной обратной связи, п)ричеМ вход блока развязки по постоянй л току соединен с выходом выпрямителя, конденсаторный юунт включен на выходе формирователя сигнала рассогласования,выходные цепи блока развязки по постояннсму току и формирователя сигнала рассогласования Подключены к неинвертируюцему входу измерительного усилителя непосредственно, а к инвертирующему входу -.через соответству.ющие преобразователи напряяюйия .в ток. 2. Стабилизированный источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с Я; теКу Что частотнозависимый контур отрицательной обратной связи измерительного усилителя состоит из вкЛюяЕенных последовательно между выходом и инвертирующим входом двух кондеиоатоР.ОВ, общая точка которых через резис тор соединена с неинвертиру о1цим входом.,