Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к преобраз вательной технике и может быть использовано для создг1ния вторичных источников электропитания на основе интегральной технологии. Известен импул: сш51й стабилизатор постоянного напряженияI содержащий ЬСД-фильтр, регулирукяций элемент, .предварительный усилитель, широтноимпульсный модулятор (ШИМ), генера тор прямоугольных импульсов ГПИ , усилитель обратной связи и дополннтельный ста билизатор для питания цепей управления Г13. Недостатком известного импульсного стабилизатора является слр Сность его систе.1иы управления и низк КПД, вызванный большим потреблением схемы управления. . Наиболее близким к предлагаемому является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий ключевой регулируюиий элемент., сое.диненный входными выводами с входными- выводами импульсного стабилизатора постоянного напряжения, а .выходными выводами - через ЬСД-фильтр с выходными выводами импуЛьсного стабилизатора постоянного напряжения , один из. которых подключен к обадей шине, генератор прямоугольных импульсов, соединенный выходом с первым входом широтно-импульсного модулятора, выходом подключенного к управляющему входу ключевого регулирующего элемента, и усилитель соединенный входом через делитель с выходными выводами импульсного стабилизатора, а выходом - со вторы входом щиротно-импульсного модулято состоящего из конденсатора, регулятора зарядного тока и. формирователя импульсов, подключенного выходом к выходу широтно-импульсного модулятора. 2 .. Недостатками известного импульсно стабилиэатора напряжения являются сложность его систекш управления, связанная с.разнородностью используемой элементной базы (цифровые и аналоговые элементы), а также большое потребление системы управления, что при ограниченной мощности всего устройства приводит к существенному снижению КОД. Цель изобретения - упрощение импульсного стабилизатора постоянного напряжения и увеличение его КПД путем уменьшения потребления его системы управления. Поставленная цель достигается те что в импульсном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем ключевой регулируняций элемент, соединенный входными выводами с входными выводами импульсного стабилизатора постоянного напряжения, а вы ходными выводами через ЬСД-фильтр е выходными выводами импульсного стабилиа атора постоянного напряжения, один из которых подключен к общей шине, генератор прямоугольных импульсов,соединенный выходом е первым входом широтно-импульсного модулятора, ВЫХОДОМ подключенного к управляющему входу ключевого регулирующего элемента, и усилитель, соединен ный входом через делитель с выходными выводами импульсного стабилизатора,- а выходом - со вторым входом широтно-импульсного модулятора, состоящего из конденсатора,регулятора зарядного тока и формирователя импульсов , подключенного выходом к выходу широтно-импульсного модулятора, указанный конденсатор первой обкладкой подключен к первому входу широтно-импульсного модулятора, а . рой - ко входу-указанного формирователя им)лульсов и стоку введенного МДП-транзистора регулятора зарядного тока, который соединен истоком с указанной общей шиной,.а затвором - со вторым 13ХОДОМ .широтно-импульсного модулятора, при Э.ТОМ .формирователь импульсов .выполнен в виде последовательно соединенных логических элементов. Усилитель выполнен в виде последовательно соединенных логических элементов И-НЕ, зашунтированных резисторами. На чертеже представлена схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит ключевой регулирукяций элемент 1, соединенный входными выводами с входными выводами 2 импульсного стабилизатора постоянного напряжения, а выходными выводами через ЬСД-фильтр 3 с выходными выводами 4 импульсного стс1билизатора постоянного напряжения, один .из которых подключен к общей шине 5 генератора прямоугольных импульсов б, соединенный выходом с первым входом широтно-импульсного модулятора 7, выходом под-ключенного к управляющему входу ключевого регулирующего элемента 1, и усилитель 8, соединенный входом через делитель 9 с выходными вывода.ми 4 импульсного стабилизатора, а выходом - со вторым входом широтноимпульсного модулятора 7/ состоящего из конденсатора 10, МДП-транзистора -11, выполняющего роль регулятора зарядного тока, и формирователя 12 импульсов, вьтолненного на соединенных последовательно двух логических элементах И-НЕ 13 и 14. Сток МДП-транзистора 11 подключен к точке соединения конденсатора 10 и формирователя 12, исток - к общей uivHe 5, а затвор - ко второму входу ШИМа, усилитель 8 выполнен на логических элементах 15 и 16 типа И-НЕ, заш нтированных резисторами 17 и 18. Генератор прямоугольных импульсов 6 выполнен также на логических элементах 19-21 типа И-НЕ с элементами обратной связи 22 и 23.

Импульсы напряжения с выхода генератора прямоугольных импульсов 6 Дифференцируются целью, состоящей из конденсатора 10 и МДП-транзистора 11. Изменение тока сток-исток транзистора 11 приводит к изменению постоянной времени импульса пилообразногб напряжения на входе формирователя 12, на выходе которого формируется прямоугольный импульс, длительность которого изменяется в соответствии с изменением постоянной времени заряда конденсатора 10 Выходное напряжение на выводе 1 через делитель 9 и усилитель 8 сравнивается с опорным напряжением, в качестЬе которого используется напряжениезатвор-исток МДП-транзистора. При увеличении напряжения на выводе 4 возрастает напряжение на выходе усилителя 8 и соответственно ток стока МДП-транзистора 11, уменьшается постоянная времени заряда конденсатора 10, уменьшается длительность импульса на-выходе формирователя 12 и регулирующего элемента 1, что ведет к стабилизации выходного н&пряжения..

Достоинством предлагаемого ста(билнзатора является однородная структура схемы управления, что в конеч10ном итоге определяет ее простоту построения и невысокие требования к источнику питания схемы управления. Возможность построения всей cxet управления стабилизатором на 5 одинаковых логических элементах н . МДП-транзисторе позволяет уменьшить потери на управление, что в свою очередь при создании стабилизатора с применением гибридной и ин0 тегральной технологии позволяет повысить его КПД и уменьшить гё1бариты.

Технико-экономический эффект приме- нения изобретения проявляется s увеличении КПДимпульсного стабилиэато5 ра постоянного напряжения, а также в уменьшении стоимости его серийного производства вследствие сборки его системы управления из одинаковых логических элементов.

,,-,

1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержавши ключевой регулирующий элемент, соединенный входными выводами с входными выводами импульсного стабилизатора постоянного напряжения, а выходными выводами чере ЬСД-фильТрс выходными выводами импульсного стабилизатора постоянного напряжения, один из которых подключен к общей шине, генератор прямоугольных импульсов, соединенный выходсм с первым входом широтно-импульсного модулятора, выходом подключенного к управляющему входу ключевого регулирующего элемента,и усилитель, соединенный входом через делитель с выходны.ми выводамиимпульсного стабилизатора, а клходом - со вторым входом широтно-импульсного модулятора, состоящего из конденсатора, регулятора зарядного тока и форми; вателя импульсов, подключенного выходом к выходу широтно-импульсного модулятора, отли ч ающи И с я тем,что,с целью упрощения и повышения КПД, указанный конденсатор первой обкладкой подключен к первому входу широтт но-импульсного модулятора, а второйко входу указанного формирователя импульсов и стоку введенного МДП-транзистора-регулятора зарядного тока, который соединен истоком с указанной общей шиной, а затвором - со вторым входом широтно-импульсного модулятора, при этом формирователь импульсов выполнен в виде последовательно соединенных логических элементов. 2. Стабилизатор по п. 1, о т л ичающийся тем, что усилитель выполнен в виде последовательно со3 единенных логических элементов И-НБ зашунтированкых резисторами. 4 эо 4;