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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в блоках питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Известны импульсные стабилизаторы напряжения (ИСН), содержащие устройства подавления провалов выходного напряжения l и iZj . Недостатком стабилизаторов является относительно высокая динамичеекая нестабильность выходного напряжения, обусловленная тем, что схема выполнена на дискретных элементах. .Динамическую .стабильность можно повысить, используя интегральные oneрационные усилители, но это требует либо специализированных интегральньж ОУ,либр значительного усложнения схем Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ИСН содержащий между своим входом и выходом последовательно соединенные силовой ключ и LCD -фильтр, делитель напряжения, включенный параллельно выходным клеммам, усилитель ошибки, инвертирующим входом подключенный к выходу делителя, источник опорного напряжения, включенный между н.еинвертирующим входом усилителя опшбки и общей шиной, компаратор, неинвертирующим входом соединенный с выходом усилителя ошибки, инвертирующим входом - с генератором пилообразного напряжения, а выходом - с управляющим входом силового ключа З Недостатком известного ИСН является низкая динамическая стабильность выходного напряжения при скачкообразном увеличении тока нагрузки Цель изобретения - повьшзение динамической стабильности выходного напряжения при скачкообразном повышении тока нагрузки. Поставленная цель достигается тем что в ИСН, содержащий между входным и вькодным выводами последовательно соединенные силовой ключ и LCD -филь делитель напряжения, включенный пара лельно выходным выводам, усилитель ошибки, инвертирующим входом подключенный к выходу делителя напряжекия, источник опорного напряжения, включенньм между неинвертирующим вхо дом усилителя ошибки и общей шиной, компаратор, неинвертирующим входом соединенный с выходом усилителя ошиб ки, инвертирующем входом - с генера.тором пилообразного напряжения, выходом - с управляющим входом силового ключа, введены дополнительный источник опорного напряжения, усилитель с зоной нечувствительности и регулирующий элемент, причем дополнительный источник опорного напряжения включен между общей шиной и первым входом усилителя с зоной нечувствительности,второй вход . которого соединен с выходом усилителя ошибки,регулирующий элемент включен между входным и выходным выводами,а его . вход управления с выходом уснт лителя с зоной нечувствительности. На фиг, 1 приведена функциональная схема ИСН; на фиг. 2 - характеристика вход - выход усилителя с зоной нечувствительности. ИСН (фиг. 1) содержит между своим входом и выходом последовательно включенные силовой ключ 1 и 1СБ-фи.пьтр 2, делитель 3 напряжения, включенный параллельно выходным клеммам стабилизатора, усилитель 4 ошибки, инвертирующим входом подключенньй к выходу делителя 3 напряжения, источник 5 опорного напряжения, включенный междунеинвертируюшэ1м входом усилителя 4 ошибки и. общей шиной, компаратор 6, неинвертирующим входом соединенный с выходом усилителя 4 ошибки, генератор 7 пилообразного напряжения, подключенный к инвертирующему входу компаратора 6, выход которого соединен с управляющим входом силового ключа 1. Дополнительный источник 8 опорного напряжения включен между общей шиной и первым входом усиочителя 9 с зоной нечувствительности, второй вход которого пoдkлючeн к выходу усилителя 4 ошибки. Регулирующий элемент 10 включен между входом и выходом ИСН, а его управляющкй вход соединен с выходом усилителя 9 с зоной нечувствительности. ИСН работает следующим образом. В установившемся режиме (при постоянном сопротивлении нагрузки) напряжение на выходе ИСН (без учета пульсаций) определяется напряжением . UQ источника 5 опорного напряжения и коэффициентом передачи делителя 3 напряжения (при достаточно большом коэффициенте усиления KQ по напряжению усилителя 4 ошибки). В этом случае напряжение UQ, на выходе усилителя 4 ошибки меньше максимальной амплитуды Uf, напряжения пилообразной формы генератора 7 пилообразного напряжения, и на вход управления си3 . 1 левого ключа 1 поступает последовательность широтно-модулированных им,пульсов. Если потребовать выполнения условия 0 5 Уц где UQ - напряжение дополнительного источника 8 опорного напряжения, то это напряжение определяет зону нечувствительности усилителя 9 и на его выходе в установившемся режиме напряжение отсутствует (фиг. 2). При этом регулирующий элемент 10 заперт и вся мощность в нагрузку поступает через силовой ключ 1 и LCD -фильтр 2.

В момент возникновения скачка тока нагрузки ток в дросселе LCD-фильтра 2 не может измениться мгновенно, поэтому напряжение на выходе Uu начинает уменьшаться. Когда напряжение Ugj, становится больше напряжения Up , ИСН переходит в релейный режим, силовой ключ 1 открывается и начинается процесс накопления энергии в дросселе LCD-фильтра 2. Но поскольку в это время UQ UQ , на выходе усилителя 9 появляется напряжение, регулирующий элемент 10 открывается и недостающая мощность в нагрузку начинает поступать через него.

Выходное напряжение в этом случае определяется уравнением

(УО - ,).к - и;.к, и, (1)

17608

где К - суммарный коэффициент усиления по напряжению усилителя 9 и регулирующего элемента 10. При условии, что и Ufl

Uf,, выражение (1) примет следующий

вид

Uo/n - U./n,r )

и,

)

т.е. величина динамической нестабильности большую часть времени переходного процесса определяется вторым членом в выражении (2).

Величина максимального отклонения

выходного напряжения лПц ИСН при скачкообразном увеличении тока нагрузки определяется временем задержки нарастания напряжения Ug усилителя 4 ошибки до напряжения Uf,

и составляет

dUjL .

iUv.

Ца/ dt

dU

и

где

скорость изменения выходноdtго напряжения ИСН, завися-. (цая от величины скачка, тока нагрузки и параметра LCD -фильтра.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить динамическую нестабильность выходного напряжения и длительность переходного процесса.

ИМПУЛЬСНЬЙ СТАБИЛИЗАТОР НАЛРЯЖЕНИЯ, содержащий между входным и выходным выводами последовательно соединенные силовой ключ и LCD-фильтр, делитель напряжения, включенньй параллельно выходным выводам, усилитель ошибки, инвертирующим входом подключенной к выходу делителя напряжения, источник опорного напряжения, включенпьш между инвертируюгаям входом усилителя ошибки и общей шиной, компаратор, иеинвертирующим входом соедииенньй с выходом усиипп.елтя ошибки, инвертирумщим входом - с генератором пилообразного напряжения, вькодом - с управляюЕцим входом силового ключа,, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения динамической стабильности выходного напряжения при скачкообразном повышении тока нагруя : -:, в него введены допрлшг- ельный нсточиик опорного напряжения, усилиге.п с золой i нечувствительности и регулирующий элемент, причем дополнительны источник опорного напряжения включен между общей шиной и первым входом усилителя с зоной нечувствительности, второй вход которого соединен с выходом усилителя ошибки, регулирующий элемент включен меяду входным и выН9 А ходньпч зыврдами , а его вход управлегкэв-л ния соединен с выходом усиллгеля с зоной нечувствительности.