Стабилизированный источник питания Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

:о in :л

X) Изобретение относится к электрот хнйке и может найти применение в стабилизированных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры. Известен стабилизированный источник питания, содержащий входной преобразователь напряжения, полупроводниковый выпрямитель, сглаживакмций фильтр и параллельный стабилизатор напряжения « Недостатком известного устройства является низкий КПД при изменении входного напряжения и сопротивлении нагрузкИ| что обусловлено выбран ным способом с1;абилизации напряжения за счет линейного параллельного стаб лизатора напряжения о Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ст абилизированный источник питания, содержащий импульсный регулятор напряжения/ вход питания которого подключей к .входным клеммам, а выход че рез сглаживающий фильтр подключен , к выходным клеммам, параллельно кото рым включена цепь из. последовательно соединенных параллельного стабилизатора напряжения и датчика тока, выхо .датчика тока через фазокоррект1фующу цепь соединен с входом усилителя обратной связи, выход которого через модулятор ширины импульсов подключен к входу управления импульсного регуЛ тора напряжения, и источник опорного напряжения. Недостатками, известного устройств являются низкая надежность и большие массогабаритные характеристики. Указанные недостатки обусловлены тем, что при включении стабилизированного источника питания или при сбросе нагрузки увеличивается ток, протекающий через параллельный стабилизатор напряжения. Причем его величина может достигать максимальной величины тока нагрузки, что значительно превьшает номинальный ток параллельного стабилизатора напряжения. В связи с этим параллельный стабилизатор напряжения долженбыть рассчитан на максимальный ток нагрузки, что требует увеличения массогабаритных характеристик всего источника питания. В то же время увеличение тока через параллельный стабилизатор напряжения носит импульсный характер а длительность процесса определяется пост ЯННАМИ времени сглаживающего фильтра и фазокорректируклдей цепи. Наличие импульсного тока через параллельный стабилий1атор напряжения приводит к значительному перепаду мощности рассеивания и как следствие, к значительному -перепаду температурыj что снижает надежность параллельного стабилизатора и всего стабилизированного источника питания в целом. Целью изобретения является повы шение надежности и улучшение массогабаритных характеристик. Указанная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий импульсный регулятор напряжения, вход питаниякоторого подключен к входным клеммам а выход через сглаживакщий фильтр подключен к выходным клеммам, между которыми включена цепь из последовательно соединенных параллельного стабилизатора напряжения и датчика тока, выход которого через фазокорректирующую цепь соединен с первым входом усилителя обратной связи, выход которого через модулятор ширины импульсов подключен к входу управления импульсного регулятора напряжения , и источник опорного напрлж ния, введены пороговое устройствои ключ, причем вход порогового устройства подключен к выходу датчика тока, а выход к управляющему входу клю1Ча, который включен между вьрсодом источника опорного напряжения и вторым входом усилителя обратной связи. На чертеже приведена структурная Ьхема стабилизированного источника пктания, . . где: 1 - импульсный регулятор напряжения, 2- сглаживающий фильтр; 3- параллельный стабилизатор напряжения; 4- датчик тока, 5- фазокорректирующая цепь; 6- усилитель обратной связи, 7- модулятор ширины импульсов, 8- источник опорного напряже9- пороговое устройство; 10 - ключ. Стабилизированный источник питания, приведенный на .чертеже содержит импульсный регулятор напряжения 1, вход питания которого подключен к входным клеммам, а выход через сглаживающий фильтр 2 к выходным клеммам. Параллельно выходным клеммам включены последовательно соединенные параллельный стабилизатор напряжения 3 и датчик тока 4. Выход датчика тока 4 соединен через фазокорректирующую цепь 5 с первым входом усилителя обратной связи б и со входом порогового устройства 9. Выход порогового устройства 9 подключен к входу управления ключа 10,который включен между источником опорного напряжения 8 и вторым дходом усилителя обратной связи 6. усилителя обратной свящи 6 соединен с входом модулятора ширины импульсов 7, Ш:зход которого подключен к входу управления импульсного регулятора напряжения 1. Устройство работает следующим образом . В статическом режиме работы стаби лизация выходного напряжения источника питания осуществляется параллельным стабилизатором напряжения 3. Высокие стабилизирующие и фильтрующи свойства параллельного стабили-затора напряжения 3, а также высокий КПД обеспечиваются за счет импульсной системы регулирования, поддерживакадей постоянным ток через параллельный стабилизатор напряжения 3. Стабилизация тока через параллельный стабилизатор 3 осуществляется следую щим образом. С датчика тока 4 сигнал поступает через фазокорректирующую цепь 5 на первый вход усилителя обратной связи 6, на второй вход которого через открытый ключ 10 подается напряжение от источника опорного напряжения 8. Сигнал рассогласования с выхода усилителя обратной связи б поступает на модулятор ширины импуль сов 7, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы с постоянным периодом следования и с пере менной длительностью. Модулятор шири ны импульсов 7 управляет работой импульсного регулятора напряжения 1, . который преобразовывает постоянное входное напряжение в переменное пря. йоугольное напряжение. Сглаживаниций фильтр 2, установленный на выходе импульсного регулятора напряжения 1, преобразовывает переменное прямоугол ное напряжение в постоянное, величина которого зависит от величины входного напряжения,и от скважности импульсов управления. Обратная связь организуется таким образом, чтобы при увеличении тока через датчик jTOKa 4 уменьшалась скважность импуль сов управления, что приводит к умень иению напряжения на выходе сглаживаю щего фильтра 2 и уменьшению тока через параллельный стабилизатор напряжения 3. Пороговое устройство 9 . в статическом режиме работы поддерживает ключ 10 в открытом состоянии и не оказывает влияние на работу источника питания. Фазокорректирующая цепь 5 предназначена для обеспечения устойчивой работы импульсной системы стабилизации тока через параллель ный стабилизатор напряжения ,3 и имее как правило, постоянную времени в несколько раз превьииающую постоянную времени сглаживакидего фильтра 2. При включении стабилизированный . источник питания работает следукидим образом. На первом зтапе, когда .выходное напряжения не достигло своего ньминсшьного значения ток через пара лельный стабилизатор напряжения 3 ра вен нулю, пороговое устройство 9 поддерживает ключ 10 в открытом состоянии, а импульсы управления на вы.ходе модулятора ширины импульсов 7 имеют максимальную длительность. На втором этапе вьоходное напряжение достигает своего номинального значения и дальнейшее его увеличение ограничивается за счет увеличения тока через параллельный стабилизатор напряжения 3. Когда ток через параллельный стабилизатор напряжения 3 достигает своего номинального значения импульсная система регулирования не может мгновенно изменить свое состояние за счет инерционности фазокорректирующей цепи 5 и сглаживающего фильтра 2. Поэтому ток через параллельный стабилизатор напряжения 3 продолжает увеличиваться. При увеУшчении тока через параллельный стабилизатор напряжения 3 растет выходное напряжение на выходе датчика тока 4. Как только выходное напряжение датчика тока 4 достигает порога срабатывания порогового устройства 9 мгновенно срабатывает пороговое устройство 9 и запирает ключ 10. Это приводит к пропаданию импульсов управления на выходе модулятора ширины импульсов 7, и как следствие, к пропаданию напряжения на входе сглаживающего фильтра 2. При этом ток через параллельный стабилизатор Ыапряжени} 3 протекает за. счет энеррии запасенной в сглаживающем фильтре. 2. По мере уменьшения энергии сгла/.а1вающего фильтра .2 начинает уменьшаться ток через параллельный стабилизатор напряжения ,3, что приводит к уменьшению выходного напряжения датчика тока 4. Как только выходное напряжение датчика тока 4 достигает порога отпускания порогового устройства 9 мгновенно срабаты вает пороговое устройство 9 и открывает ключ 10. Это приводит к появлению импульсо в управления на выходе модулятора ширины импульсов 7. Причем длительность импульсов управления на выходе модулятора ширины импульсов 7 меньше первоначальной, так, как за время запертого состояния ключа 10 сигнал на первом входе усилителя обратной связи б изменил свое значение с постоянной времени фазокорректирующей цепи 5. Если при этом импульс управления на вых.оде модулятора ширины импульсов 7 превышает по длительности требуемый, то ток через параллельный стабилизатор .напряжения 3 опять начинает увеличиваться. Это приводит к срабатыванию порогового устройства 9 и повторению всего цикла работы. После нескольких циклов срабатывания порогового устройства 9 импульсы управления на выходе модулятора ширины импульсов 7 достигают требуемой длительности, а ток через параллельный стабилизатор напряжения 3 поддерживается на номинальном уровне. При этом пороговое устройство 9 и ключ i не оказывают влияния на работу источ ника питания в статическом режиме. При сбросе нагрузки источник питания работает следующим образом. Сброс тока нагрузки ведет к увеличению тока через параллельный стабилизатор напряжения 3. Увеличивается выходное напряжение датчика тока 4, то приводит к срабатывание, порогово го устройства 9, которое запирает ключ 10, Это приводит кпропаданию импульсов управления на выходе модулятора ширины импульсов 7, Выход ное напряжение поддерживается холько за счет энергии, запасенной в сглаживающем 2. Как только ток через параллельный стабилизатор напряжения 3 уменьшится таким Образом что выходйое напряжение датчика тока 4 достигнет порога отпускания порогового устройства 9, схема возвра вдается к своей исходной структуре статического режима. . Таким образом, повышение надежное тй и улучшение массогабаритных характеристик в данном источнике питания достигается за счет уменьшения тока через параллельный стаоилизатор напряжения при включении и сбросе на грузки. Следует заметить, что ограничение тока через параллельный стабилизатор позволяет выполнять его на маломощной элементной базе, которая обладает лучшими частотными характеристиками по сравнению с мощной элементной базой. Это приводит к возможности улучшения фильтрующих свойств источника питания за счет расширения частотной полосы параллельного стабилизатора. Следует также заметить, что введение в источник питания нелинейной цепи коррекции , включающей в себя пороговое устройствЬ и ключ, не замедляет процесса включения, так как время выхода на номинальный режим определяется параметрами фазокорректирукицей цепи В то же время импульсный отбор мощности со входа при включении и при сбросе нагрузки позволяет сделать вывод о том, что данный источник питания в переходных процессах инеет более шясокий КПД по срав нению с прототипом. .. Стабилизированный источник питания находит широкое применение при построении высокоточных низковольтных источников питания радиоэлектронной аппаратуре.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий импульсный регулятор напряжения, вход питания которого подключен к входш м клеммам, а выход через сглаживаюций льтр подключен к выходным клеммгил. между которыми включена цепь из последовательно соединенных параллельного стабилизатора напряжения и датчика тока, выход которого через фазокорректирующую цепь соединен с первым входсйм усилителя обратной связи, выход которого через модулятор имрины импульсов подключен к входу управления импульсного регулятора напряжения, и источник опорного напряжения, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных характеристик, в него введены пороговое устройство и ключ, причем вход порогового устройства подключен к выходу датчика тока, а выход к управляющему входу ключа, который (Л включен между выходом источника опорного напряжения и ВТОЕ«М входом усилителя обратной связи.