Импульсный параметрический стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/56 

2. Стабилизатор по п. 1, о т л ичающийся тем, что управляемый интегратор выполнен на аналоговом ключе и двух RC-цепях из последовательно соединенных резистора и конденсатора, вьшоды резисторов КС-цепей подключены к входу управляемого интегратора, выход конденсатора первой RC-цепи соединен с общей шиной, а

вывод конденсатора второй RC-цепи с точкой соединения резистора и конденсатора первой RC-цепи, точка соединения резистора и конденсатора второй RCцепи соединена с выходом управляемого интегратора, параллельно конденсатору второй RC-цепи подключен аналоговый ключ, вход управления которого подключен к управляющему входу интегратора.

1. ИМПУЛЬСНЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЯОЕНИЯ, содержащий последовательно включенные в силовую шину ключевой транзистор и LCD-фильтр, компаратор. первым входом соединенный с источником опорного напряжения, а выходом - с R-входом RST-триггера, Т-вход которого подключен к выходу задаюп его генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функци о 1альных возможностей путем увеличения диапазона изменения входного напряжения, введен управляемый интегратор, вход которого подключен к точке соединения ключевого транзистора и LCD-фильтра, выход соединен с вторым входом компаратора, а управляющий вход соединен с Q-выходом RST-триггера Q-выход которого соединен с управляющим ,входом ключевого транзистора. 5

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания аппаратуры различного назначения.

Известен параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные и включенные в силовую шину ключевой транзистор и дроссель LCD-фильтра, конденс.атор которого соединен с выво дами для подключения нагрузки, интегратор, вход которого подключен к общей точке ключевого транзистора и дросселя LCD-фильтра и релейного .элемента, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с входом ключевого транзистора СО. Недостатком данного устройства является изменение в широких пределах его рабочей частоты при изменеНИИ входного напряжения. Это вызывает необходимость увеличения массы и габаритов LCD-фильтра, а следовательно, и всего устройства. Кроме того, это вызывает появление широко спектра помех, воздействующих на питаемую аппаратуру.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импульсный.параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержа1чий последовательно включенные в силовую гаину ключевой транзистор и LCD-фильтр, конденсатор которого соединен с выводами для подключения нагрузки, интегратор, один вход которого соединен с общей точкой ключевого транзистора и дросселя LCD-фильтра, другой вход - с источником опорного напряжения, компаратор, задающий генератор, два тригге

ра и логический элемент, причем один вход компаратора соединен с источником опорного напряжения, другой вход - с выходом интегратора, . выход задающего генератора соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с входом второго триггера и одним из входов логического элемента, другой вход логического элемента соединен с выходом второго триггера, второй вход кото.ро -о сое- .динен с выходом компаратора, а выход логического элемента подключен к входу ключевого транзистора 2.

Недостатком известного устройства является то, что оно способно работать только в одной из областей соотношения входного и выходного напряжения:

либо при Ug|,,1/2 Uj , тогда логический элемент должен выполнять функцию

либо при U;(,,y -г- Ugy , тогда логический элемент должен выполнять функцию И-НЕ.

Это свойство стабилизатора исключает возможность его применения в случае изменения входного напряжения в широких предела.х, чтосужает функциональные возможности данного параметрического стабилизатора.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей импульсного параметрического стабилизатора постоянного напряжения путем увеличения диапазона изменения входного напряжения.

Поставленная цель достигается тем что в импульсный параметрический стабиГлизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные 3 в силовую шину ключевой транзистор и LCD-фильтр, компаратор, первым входом соединенный с источником опорного нап ряжения, а выходом с R-входбм RST-триг гера, Т-вход которого подключен к выхо задающего генератора, дополнительно введен управляемый интегратор, вход которого подключен к точке соединен ключевого транзистора и Ср-фильтра выход соединен с вторым входом компаратора, а управляющий вход соединен с Q-выходом RST-триггера, Q-выход которого соединен с управляющим входом ключевого транзистора. При этом управляемый интегратор выполнен на аная|оговом ключе и двух RC-цепях из последовательно соединенных резистора и конденсатора, выводы резисторов RC-цепей подключены к входу управляемого интегратора, вывод конденсатора первой ЕС-цепи соединен с общей шиной, а вывод конденсатора второй RC-цепи с точкой соединения резистора и конденсатора первой RC-цепи,- точка соединения резистора и конденсатора второй RC-цепи соединена с выходом управляемого интегратора, параллель но конденсатору второй RC-цепиподключен аналоговый ключ, вход управления которого подключен к управляющему входу управляемого интегратор На фиг. 1 представлена схема импульсного параметрического стабилизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 - эпюры напряжений в отдельн точках устройства, поясняющие работ импульсного параметрического стабил затора постоянного напряжения. Устройство содержит ключевой транзистор 1, дроссель 2 LCD-фильт:ра 3, включенные последовательно в ; силовую шину между. выводом 4 для подключения к входному источнику и выводом 5 для подключения нагрузк Диод 6 и конденсатор 7 LCD-фильтра соединены с общей шиной 8. База ключевого транзистора 1 соединена с iQ-выходрм RST-триггера 9, Т-вход которого соединен с вь1Ходом задающего генератора 10, О-выход триггера 9 соединен с управляющим входом 11 управляемого интегратора 12, а ; R-вход соединен с выходом компаратора 13. Первый вход компаратора 13 соединен с выходом источника 14 i опорного напряжения,а второй вход соединен с выходом 15 управляемого 3904 интегратора 12, вход 16 которого подключен к точке соединения ключевого транзистора 1 и LCD-фильтра 3. Управляемый интегратор 12 содержит две последовательные RC-цепи из резистора 17 с конденсатором 18 и резистора 19с конденсатором 20. Точка соединения резисторов 17 и 19 является входом 16 Управляемого интегратора 12. Конденсатор 18 соединен с общей шиной 8, а к точка соединения резистора 17 и конденсатора 18 подключен конденсатор 20. Точка соединения резистора 19 и конденсатора 20 является выходом 15 управляемого интегратора 12, а параллельно конденсатору 20 подключен аналоговый ключ 21, вход управления которого подключен к управляющему входу 11 управляемого интегратора 12. Импульсный параметрический стабилизатор постоянного напряжения рабо-. тает следующим образом. При наличии на входе 4 стабилизатора некоторого входного напряжения Е до момента прихода на Т-вход RST-триггера 9 очередного управляющего импульса (и на фиг. 2) с выхода задающего генератора 10 на 0-выходе RST-триггера 9 имеется сигнал О (UQ на фиг. 2), а на Q-выходе сигнал 1. При этом ключевой транзистор 1 закрыт, диод 6 LCD-фильтра 3 открыт, а на вход 16 управляемого интегратора 12 поступает сигнал низкого уровня .(Ug на фиг. 2). Поскольку с Q-выхода RST-триггера 9 на управляющий вход 11 управляемого интегратора 12 подается сигнал 1 аналоговый ключ 21 открыт, конденсатор 20 разряжен, а на выходе 15 управляемого интегратора 12 имеется напряжение (и„„т на фиг. 2), обусловленное напряжением на заряженном 1 конденсаторе 18. Уровень . (0) меньше уровня UQP с выхода источника 14 опорного напряжения, поэтому сигнал на вь1ходе компаратора 13 отсутствует (Ui/нафиг, 2). С приходом очередного импульса с генератора 10 RST-триггер 9 устанавливается в положение 1, т.е. на его Q-выхрде устанавливается сигнал Г , а на 0-выходе сигнал О. При этом ключевой транзистор 1 отпирается, на вход 16 управляемого интегратора 12 подается уровень Ufty i Е,аналоговый ключ 21 управляемого интегратора 12 закрывается и начинается заряд конденсатора 20 через резистор 19. Уровень сигнала на выходе 15 управляемо го интегратора 12 начинает з еличиваться от значения U (0) ДО значения Uj, со скоростью, пропорциональной значению входного напряжения Е. В момент достижения равенства уровней опорног напряжения Ugn и напряжения на входе 15 управляемого интегратора 12 срабатьгеает компаратор 13,-формируя на своем выходе импульс, который воздействует на R-вход RST-триггера и переводит его в состояние О. При этом ключевой транзистор 1 запирается, конденсатор 20 разряжается и процесс повторяется. Поскольку скорость возрастания напряжения на выходе 15 управляемого интегратора 12 пропорциональна значению входного напряжения Е, то и время t, в течение которой ключевой транзистор 1 открыт, зависит от значения входног напряжения. При увеличении входного напряжения до .значения Е увеличивается значение напряжения (0)2 на конденсаторе 18 управляемого инте раторя 12, увеличивается скорость нарастания напряжения на конденсаторе 20 и соответственно сокращаетс время открытого состояния ключевого Транзистора 1, т.е. t ЭТОМ сохраняется равенство вольтсекундных площадей импульсов E.t и напряжение на выходе импульс ного параметрического стабилизатора остается постоянным. При уменьшении входного напряжени до значения Е, уменьшается значение напряжения UHKT (0) на конденсато 18, уменьшается скорость нарастания напряжения на конденсаторе 20 и .соответственно увеличивается время открытого состояния ключевого транзистора 1, становясь равным t, t. При этом сохраняется равенство вольтсекундных площадей , Egtj E.t и напряжение на выходе стабилизатора остается неизменным. Постоянная времени ЕС-цепи , состоящей из резистора 17 и конденсатора 18, много больше, чем постоянная времени RC-цепи, состоящей из резистора 19 и конденсатора 20. Поэтому в установившемся режиме можно принять напряжение на конденсаторе 18 практически постояннь м, не содержащем пилообразной составляющей. В то же время напряжение на выходе 15 управляемого интегратора 12 после окончания формирования рабочего импульса и до начала следующего рабочего импульса принудительно удерживается открытым аналоговым ключом 21 на уровне, равном напряжению на конденсаторе 18, т.е. на уровне (О). Таким образом, условие равенства напряжений на выходе интегратора в начале и в конце каждого периода автоматически выполняется благодаря применению управляемого, интегратора, при этом тождество и,|у - Uon сохраняется при любом значении соотношения дли-, тельрости импульса и периоду от Чт Т . . гт,а,2 стабилиза-. тор устойчиво работает как при УВЫК / Ug , так и при Ugfci, 1/2 U. Возможность стабильной работы параметрического импульсного стабилизатора постоянного напряжения в условиях значительных изменений напряжен 1я питающей сети позволяет с успехом использовать устройство для питания рапиоэлектронной аппаратуры требующе высокостабильного электропитания и не допускающей увеличения или уменьшения питающего напряжения даже при значительных изменениях входного напряжения.

f/e

t/амг