Параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F3/16 

./JTx Изобретение относится к электротехнике, технике связи, вычислительной технике и автоматике и предназна чено для использования в качестве вторичного источника электропитания аппаратуры различного назначения. Известен параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий соединенные последовательно ключевой элемент нфильтр,источник опорного напряжения, задающий генератор, компаратор и формирователь пилообразного напряжения, вход которого связан с входом им- пульсного стабилизатора 1 . Недостатки известного устройства обусловлены сильной зависимостью выходного напряжения от тока нагрузки, так как падение напряжения на активном сопротивлении дросселя LCD-фильтра ничем не компенсируется, недостаточной точностью стабилизации выходного напряжения в широком диапа зоне изменения входного напряжения, что обусловлено построением формирователя пилообразного напряжения на основе RC-цепи, а также сложностью реалйз,ации, обусловленной Ьринципи-. альной необходимостью иметь полярнос источника опорного напряжения обратной по отношению к полярности входно го напряжения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пара метрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно в силовую шину ключевой элемент и LCp-фильтр, источник опорного напряжения, задающий генератор и компаратор, вькоды которых подключены к управляющим вхо дам ключевого элемента, управляемый источник тока, вход которого подключен через вторичную обмотку дросселя LCD-фильтра к выходной шине, выходк одному из входов компаратора и к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подсоединена к обi щей шине 2. В данном устройстве низкая точность стабилизации выходного напряжения при изменении тока нагрузки в широких пределах связана с тем, что при изменении тока нагрузки неизбежно изменяется время рассасывання неосновных носителей и связанная с эти задержка выключения ключевого элемен та. Это приводит к появлению неста062бильности выходного напряжения при изменении тока нагрузки. Кроме того, разряд конденсатора формирователя пилообразного напряжения происходит через коммутирующий диод LCD-фильтра, прямое падение напряжения,на котором изменяется при изменении тока нагрузки, также приводит к появлению нестабильности выходного напряжения при нзменении тока нагрузки. Цель изобретения - повьшение точности стабилизации выходного напряжения при изменении тока нагрузки в широких пределах. Поставленная цель достигается тем, что в па раметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно в силовую шину ключевой элемент и LCDфильтр, источник опорного напряжения, задающий, генератор и компаратор, выходы которых подключены к управляющим входам ключевого элемента, управляе:мый источник тока, вход которого подключен через вторичную обмотку дросселя LCD-фильтра к выходной шине, вы ход - к одному из входов компаратора и к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подсоединена к общей щине, введены логический элемент И, интегратор, аналоговый ключ и RS-триггер, R-вход которого соединен с выходом задающего генератора, 8-0ход соединен с выходом компаратора, а Q-выход со1вдинен с управляющим входом аналогового ключа, подключенного параллельно конденсатору, и с одним из входов логического элемента И, второй вход которого подключен к входу LCD-фильтра, выход логического элемента И подключен к первому входу интегратора, второй вход интегратора соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход интегратора подключен к второму входу компаратора. На чертеже представлена схема предлагаемого параметрического нмпульсного стабилизатора .постоянного напряжения. Стабилизатор состоит нз ключевого элемента 1, LCD-фильтра 2, в состав которого входит двухобмоточный дроссель 3, источннка 4 опорного напряжения, задающего генератора 5, компаратора 6, управляемого источннка 7 тока, конденсатора 8, аналогового ключа 9, RS-триггера 10, логического

элемента И II и интегратора 12. Ключевой элемент I и первичная обмотка дросселя 3 LCD-фильтра 2 включены последовательно в силовую шину. Выходы задающего генератора 5 и компаратора 6 подключены к управляняцим входам ключевого элемента 1. Вход управляемого источника 7 тока соединен через вторичную обмотку дросселя 3 LCD-фильтра 2 с выходной шиной, а выход подключен к Одному из входов компаратора 6 и к первой обкладке конденсатора 8, вторая обкладка которого подсоединена к общей шине. Параллельно конденсатору 8 подключен аналоговый ключ 9, R-вход RS-триггера 10 соединен с выходом задающего генератора 5, S-вйод - с выходом компаратора 6, а Q-выход соединен с перBbw входом логического элемента И П и с управляющим входом аналогового ключа 9. Второй вход логического элемента И I1 подключен к входу LCD. фильтра 2, а выход соединен с первым входом интегратора 12. Второй вход интегратора 12 соединен с выходом источника 4 опорного напряжения, а выход интегратора 12 соединен с вторым входом компаратора 6.

Параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следукицим образом.

I

Включение ключевого элемента 1 осуществляется при появлении управляющего импульса на выходе задающего генератора 5. Одновременно этим же импульсом RS-триггер IО устанавливается в .состояние О (на Q-выходе). При этом аналоговьй ключ 9 размыкается и начинается процесс формирования пилообразного напряжения на конденсаторе 8. Благодаря подключению входа управляемого источника 7 тока к выходному зажиму через вторичную обмотку дросселя 3 LCD-фильтра 2 (W W) управляемый источник 7 тока обеспечивает изменение скорости нарастания напряжения на конденсаторе 8 пропорционально входному напряжению Е и току нагрузки. Пилообразное напряжение с конденсатора 8 поступает на вход компаратора б, где происходит сравнение этого напряжения с выходным напряркением интегратора 12. При достижении равенства этих напряжений компаратор 6 вьдает импульс управления на размыкание ключевого элемента 1. Одновременно с

этим на S-вход RS-триггера 10 поступает импульс, устанавливакяций его в состояние 1, аналоговый ключ 9 замыкается и шудтирует конденсатор 8, разряжая его до нуля.

Таким образом, осуществляется подготовка схемы формирователя пило образного напряжения к следующему периоду..„...

При повьшении (пониженииjвход- ного Е увеличивается (уменьшается скорость нарастания: напряжения на конденсаторе 8, компаратор 6 срабатьшает раньше (.позже и, соответственно, уменьшается (увеличивается ) время замкнутого состояния ключевого элемента 1. Аналогич1но при увеличении (уменьшении) тока нагрузки уменьшается (увеличивается) скорость нарастания напряжения на конденсаторе 8 и, соответственно, увеличивается (уменьшается) время замкнутого состояния ключевого элемента 1. Таким образом осуществляется стабилизация выходного напряжения.

Логический элемент И 11 производит логическое сложение напряжения на выходе ключевого элемента 1 и им 1ульса управления ключевым элементом 1, поэтому на вькоде логического элемента И 11 имеют место сигналы, длительность которых равна времени задержки выключения ключевого элемента I, которая зависит от величины тока нагрузки. Интегратор 12, на вход которого поступают указанные импульсы, вьщеляет из последовательности этих импульсов среднее за период значение и одновременно производит сравнение этого напряжения с напряжением источника 4 опорного напряжения. При увеличении (уменьшении) тока нагрузки уменьшается (увеличивается) время задержки выключения ключевого элемента 1, уменьшается (увеличивается) напряжение на выходе интегратора 12, компаратор 6 срабатывает раньше (позже) и, соответственно ,уменьшается (увеличивается j время замкнутого состояния ключевого элемента I. Таким образомJ осуществляется компенсация ухода выходного напряжения при уменьшении тока нагрузки вследствие изменения времени задержки выключения ключевого элемента 1.

Исключение влияния на выходное напряжение изменения прямого паде5 11590066

ния напряжения на коммутирующем ди- лиэатора прстоянного напряжения и ода LCD-фильтра и изменения временитем самьм повысить точность стабилирассасывания неосновных носителейзации выходного напряжения в широком ключевого элемента при изменениидиапазоне изменения тока нагрузки, тока нагрузки позволяет значительно5 Это значительно расширяет область уменьшить выходное сопротивлениеприменения параметрического импульспараметрического импульсного стаби-ного стабилизатора.

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, .содержащий включенные последователь но в силовую шину.ключевой элемент и LCD-фильтр, источник опорного напряжения, задающий генератор и компаратор, выходы которых подключены к управляющим входам ключевого элемента, управляемый источник тока, вход которого подключен через вторичную обмотку дросселя LCD-фильтра к выходной шине, выход - к одному из входов компаратора и к первой обкладке конденсатора, вторая обкладка которого подсоединена к общей шине, отличающийся тем, . что, с целью повышения точности стабилизации выходного напряжения при . изменении тока нагрузки в широких пределах, в него введены логический элемент И, интегратор, аналоговый ключ и RS-триггер, R - вход которого соединен с выходом задающего генератора, S - вход - с выходом компаратора, а Q - выход соединен с управляющим входом аналогового клю- , ча, подключенного параллельно конденсатору, и с одним из входов логисл ческого элемента И, второй вход которого подключен к входу LCP-фильтрй, выход логического элемента И подключен к первому входу интегратора, второй вход интегратора соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход интегратора подключен ел к второму входу компаратора. со