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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный в силовую шину транзисторный регулятор пшротно-иютульсный модулятор, выполненный на несимметричном магнитнотранзисторном генераторе, источник опорного напряжения и стабилитрон Г - - . 1. Недостатками данного устройства являются относительно низкий коэффи циент стабилизации, зависимость час тоты пульсации напряжения на выходе от изменения напряжения на входвд а также ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью плавного регулирования интервалов времени включенного и выключен ного состояний регулирующего транзис тора. Наиболее близким к изобретению является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ, силовой цепью включенный входным и выходным выводами, диод, подключенный между выходным выводом и общей шиной стабилизатора, широтно-импульсный модулятор, подключенный выходом к управляющему входу транзисторного ключа и сос оящий из первого компаратора, источника опорного .напряжения и измерительной цепи, входом подключен ной к входным выводам, причем выход первого компаратора соединен с выходом широтно-импульсного модулято ра, а неинвертирующий вход - с источником опорного напряжения 2j , Недостатком известного стабилизатора является сложность, обусловленная тем, что для работы схемы необхо дим задающий генератор, для обеспечения стабильности частоты которого в схему должен быть введен источник стабильного напряжения. Целью изобретения является упрощение импульсного стабилизатора постоянного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что импульсный стабилизатор по стоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ, силовой цепью включенный между входным и выходным вьшодами, диод, подключенный между выходным выводом и общей шиной стабилизатора, широтно- тульсный модулятор, подключенный выходом к управляющему входу транзисторного 46 ключа и состоящий из первого компаратора, источника опорного напряжения и измерительной цепи, входом подключенной к входным выводам, причем выход первого компаратора соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а неинвертиру.ощий вход с источником опорного напряжения, снабжен согласованной магнитной линией с обмотками возбуждения и считьшания и вторым компаратором, неинвертирующий вход которого соединен с выходом указанной измерительной цепи, выполненной в виде резистивного делителя напряжения, а выход через введенную дифференцирующую цепь с катодом излучателя введенного тиристорного оптрона, анОдом соединенного с входным вьгоодом, обмотка возбуждения согласованной магнитной линии через приемник излучения тиристорного оптрона подключена квходным вьюодам, а обмотка считывания - к объединенным инвертирующим входам компараторов. На фиг. 1 представлена схема им.пульсного стабилизатора постоянного напряжения на фиг. 2 - временные диаграммы работы пшротно-импульсного модулятора. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит транзисторный ключ 1, включенный меязду входным и выходным выводами, диод 2 и широтно-импульсный модулятор 3, который состоит из согласованной магнитной линии 4 с обмотками возбуждения 5 и считывания 6, первого 7 и второго 8 компараторов, источника 9 опорного напряжения, измерительной цепи на резисторах 10 и II, дифференцирующей цепи в виде конденсатора 12 и резистора 13 и тиристорного оптрона 14. Нагрузка 15 подключена к выходным выводам стабилизатора. Импульсный стабилизатор работает следующим обра.зом. При подключении стабилизатора к источнику питания через открытый приемник излучения оптрона 14 подается напряжение в обмотку 5 возбуждения и в магнитной линии 4 создается магнитный поток, изменение которого по длине линии описывается выражением . . . (I) где координата х отсчитывается от обмотки возбуждения а {gR, j где Rjy - магнитное сопротивление линии;/ . g - проводимость рассеяния меж ду сердечниками линии. Постоянные А и В определяются из граничньпс условий на концах линии, которые для согласованной (нагружен ной на волновое сопротивление Rg) линии имеют вид -о -,Г ( РСо Ф Яд-ФСе f °dxU.e Из соотношений (1) и (2)находим ; в 0. Тогда с учетом (3) соотношение имеет вид Pui . W При скачкообразном подключении обмотки 5 возбуждения к источнику питания с напряжением U, поток Ф в обмотке возбуждения нарастает по закону к 9оСь)(), (5) где tg L/Rg - постоянная времени обмотки возбуждения. Таким образом, изменение магнит ного потока по длине линии и во вр мени в силу (4) и (5) описьшается выражением -( (6) Ф(xtV-Ф р ,Х.1 Этот поток индуцирует в обмотке 6 считьшания напряжение V- --4f-- - --) где U WФ „Jгg const; . W - число витков выходной обмо ки 6. Напряжение подается одновре менно на интегрирующие входы перво и второго компараторов 7 и 8. При этом На неинвертирующий вход перво компаратора 7 подается напряжение источника 9 Юпорного напряжения, а неинвертирующий вход второго компа ратора 8 подключен с помощью измерительной цепи на резисторах 10 и 11 непосредственно к источнику пит ния. При достижении равенства U U jfe в на выходе первого компарато 7 формируются импульсы напряжения отрицательной полярности, длительность которых определяется соотно1-4-ЧшениемНа интервале времени с, транзис торный кточ1закрыт. Одновременно н 6 . 4 выходе второго компаратора 8 при „ достижении равенства е формируются импульсы напряжения с длительност-ью (ln -у, ). (9) где К На выходе дифференцирующей цепочки, образованной конденсатором 12 и резистором 13, формируются импульсы напряжения с длительностьюt.j , причем положительные импульсы закрывают источник тиристорного оптрона 14, вследствие чего на время ьдиф закрьшается приемник излучения оптрона 10 и обесточивается обмотка 5 возбуждения. Тогда на выходе первого компаратора 7 формируются импульсы напряжения положительной полярности с длительностью .. СЮ) На этом интервале времени транзистор 1 открыт. Временные диаграммы напряжения на выходе обмотки 6 и на выходе первого компаратора 7 и второго компаратора 8 приведены на фиг. 2. Среднее значение напряжения на нагрузке 15 опрбделяется соотношением 4lE(/k-y, Выражение для коэффициента стабилизации может быть записано в виде УС , ЛУ тогда с учетом (11) соотношение(12) принимает вид UCP СТ л в -1аГ ) Из соотношения (13) следует, что максимальный коэффициент стабилизации достигается при условии -ш- -SB . например, для , U 2,8, ,1, , 0,05, ,l - К,.100 (150), Из еоотношений 8-10 также. следует, что, изменяя положение оСмотки 6 считывания (координату х), Можно в широких пределах, изменять как период следования импульсов. так и коэффициент заполнения 1(з при этом для фиксированного положения обмотки 6 частота пульсаций не зависит от изменения напряжения источника питания U и определяется из соотношения Св еп /к-ух САиф Конструктивно магнитная линия выполняется методом напыления тонко го ферритового слоя на непроводящую подложку или изготавливается из пер маллоев ой ленты толщиной О,05 мм с непрямоут ольной петлей гистерезиса. 66 Обмотки считывания и записи выполняются печатньм способом или напылением и содержат 10-15 витков. Габариты линии 35x10x1,5 мм, вес - около 5г.. Преимуществом изобретения является то, что выполнение указанным образом схемы широтно-импульсного модулятора обеспечивает возможность регулирования скважности в широких пределах 0,01 - 0,5 и технологичность конструкции, близкую к интегральной технологии. Наличие воздушного зазора в магнитной линии позволяет существенно снизить влияние температуры на параметры выходного сигнала. Таким образом, изобретение позволяет упростить импульсный стабилизатор при сохранении стабильности частоты коммутации и изменении входного напряжения.

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий транзисторныйключ, силовой цепью включенный между входным и выходным выводами, диод, подключенный между выходным выводом и общей шиной стаб лизатора, щиротно-цмпульсный модуля тор, подключенный выходом к управля ющему входу транзисторного ключа и состоящий из первого компаратора. источника опорного напряжения и измерительной цепи, входом подключенной к входньм выводам, причем выход первого компаратора соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а неинвертирующий вход - с источником опорного напряжения, о т л и ч а - . ю щ и и с я тем, что, с целью его упрощения, он снабжен согласованной магнитной линией с обмотками возбуж-. дения и считывания и вторым компаратором, неинвертирующий вход которого соединен с выходом указанной измерительной цепи, выполненной в виде резинового делителя напряжения, а выход через введенную дифференцирующую цепь - с катодом излучателя введенного тиристорного оптрона, анодом соединенного с входным выводом, обмотка возбуждения согласованной магнитной линии через приемник излучения тиристорного оптрона подключена к входным вьгоодам, а обмотка считывания - к объединенным инвертирующим входам компараторов.

(U

X.