Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания с сл1ротно-импульсным преобразованием напряжения.

Известны источники питания, кото рые содержат импульсный преобразователь с широтно-импульсным регулированием и LC-Фильтром, к выходным выводам которого через ключ, наприьте транзисторный, подключен резистор подгрузки, подключение и отключение которого осуществляется по сигналу, .получаемому с датчика тока l и L2J,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является источник питания постоянного иапряжения, содержащий импульсный стабилизированный преобразователь, подключенный входом к входным выводам, а выходом - к выходным выводам источнике и устройство подгрузки.

Устройство подгрузки подключено к датчику тока и включает в себя компаратор недогрузки, ключ и резистор подгрузки.

Резистор подгрузки подключен параллельно выходу источника, причем к одному из выходных выводов непосредг:твенно а к второму - через ключ, например транзисторный, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора недогрузки 1,3 .

Недостатком известного устройства является низклй КПД при токах нагрузки, меньших или близких к току намагничивания дросселя, что следует из его принципа действия, сущность которого состоит в следующем.

На холостом ходу и при мгшых токах нагрузки, меньших тока намагничивания дросселя ЬС -фильтра, параллельно выходу источнику питаний подключается резистор подгрузки такой величины, что ток через него равен току намагничивания дросселя. Это устраняет режим прерывистых токов через дроссель ЬС-фильтра, при котором цепь отрицательной обратной связи источника практически не работает и его выходное напряжение значительно увеличивается. Отключение упомянутого резистора происходит после того, как величина тока нагрузки достигнет величины тока намагничивания дросселя.

Таким образом, в режиме малых токов ток, потребляемый от источника питания IMCTI равен сумме тока нагрузки 1ц и тока подгрузки I „,.

- I .1. г

и подгрПри холостом ходе 1щ.т подгр при токе нагрузки, близком по величине току подгрузки (IH InpAfp) I ист ° (, т.е. половина отбираемой от источника мощности расходуется бесполезно.

Известно,что ток намагничивания составляет 5-10% от номинального тоRa нагрузки, т.е. при таком методе устранения режима прерывистых токов до 5-10% мощности источника теряется, что уменьшает его КПД при работе в широком диапазоне токов нагрузки.

Цель изобретения - повышение КПД стабилизатора при токах нагрузки, меньших тока намагничивания дросселя LC -фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий импульсный стабилизированный преобразователь с широтно-импульсным регулированием, входом подключенный к входным клеммам, а выходом - к LC -фильтру,узел подгрузки, введены интегрирующее RCзвено, подключенное к выходу импульсного преобразователя, резистивный делитель, соединенный с выходом интегрирующего RC-звена и выкодной клеммой, резистивный регулируемый делитель, подключенный к выходным клеммам, а узел подгрузки выполнен на усилителе постоянного тока.с дифференциальным входом, выход которого подключен к выходным клеммам стабилизатора, а входы - к соответствующим рыходам резистивных делителей.

На чертеже приведена структурная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит импульсный стабилизированный преобразователь 1, состоящий из источника 2 широтно-модулированных импульсов и LC -фильтра 3, включающего в себя дроссель 4 и конденсатор 5. Вход преобразователя 1 подключен к входным выводам 6 и 7 стабилизатора. К входу LC -фильтра 3 подключен вход интегратора 8, выход которого через нерегулируемый измерительный элемент 9 подключен к первому входу усилителя 10 с дифференциалным входом, второй вход которого через регулируемый измерительный элемент 11 подключен к выходу LC -фильтра 3, а выход усилителя 10 подключен к выходным выводам 12 и 13 стабил з атора.

Устройство работает следукядим образом.

При подключении номинальной нагруки к выходным выводам 12 и 13 стабилизатора дроссель 4 LC -фильтра 3 работает в режиме непрерывного тока. При этом напряжение на выходе ЬС фильтра 3 меньше напряжения на его входе на величину падения напряжения на активном сопротивлении дросселя 4

Это падение напряжения выявляетсй с помощью интегратора 8 и емкости 5 ЬС-фильтра 3 на дифференциальных входах усилителя 10 постоянного тока. На входы усилителя 10 с интегратора 8 и емкости 5 подаются напряжения соответственно через нерегу nHpyeNHfl и регулируемый элементы 9 и 11. Выявленное напряжение задает режим работы усилителя 10 постоянного тока. В рассматриваемом случае это напряжение воздействует на усилитель 10 таким образом, что он не оказывает на работу стабилизатора.

При уменьшении тока нагрузки до величины, меньшей тока намагничивания дросселя,напряжение на омическо сопротивлении дросселя воздействует на усилитель 10 постоянного тока так, что часть выходного тока стабилизатора ответвляется в выходной каскад усилителя 10 постоянного тока, который в этом случае выступает в роли регулируемого сопротивВеличина ответвляемого толения . ка Црт такова, что в сумме с током

нагрузки I у, он равен току намагничивання дросселя 1ц +

WT

цомсш

ист.

При холостом ходе ток, равный току нг1магничивания дросселя, протекает через выходной каскгш усилителя 10 постоянного тока, при этом

Snr цомзпГ истТаким образом, при любых токах

нагрузки, меньших и равных току намагничивания дросселя, ток, потребляемый от источника, равен току намагничивания. При этом исключается

возможность выхода источника питания из режима стабилизации и повьшается КПД, предлагаемого источника постоянного напряжения при малых токах нагрузки.

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий импульсный стабилизированный преобразователь с юиротно-импульсным регулированием. входом подключенный к входныМ клеммам, а выходом - к ЬС-фильтру, узел подгрузки, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД стабилизатора при токах нагрузки, меньших тока намагничивания дросселя ЬС -фильтра, введены интегрирующее RC-звено, подключенное к выходу импульсного преобразователя, резистивный делитель, соединенный с выходом интегрирующего RC-эвена и выходной клеммой, резистивный регулируемый делитель, под зс л к-ценный к выходным клеммам, а узел подгрузки выполнен на усилителе постоянного тока с дифференциальным входом, вые ход которого подключен к выходным клеммам стабилизатора, а входы - к W соответствующим выходам резистивных делителей.