Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/613 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и автоматики для преобразования и стабилизации постоянного напряжения.

Цель изобретения --- получение возможности повышения уровня выходного напря- жения относительно входного и повышение стабильности выходного напряжения при изменении тока нагрузки.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя при выходном напряжении больше входного; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюш,ие работу предлагаемого преобразователя.

Стабилизирующий преобразователь по

стоянного напряжения содержит последовательно соединенные управляемый ключ транзистор 1 и дроссель 2 LCD-фильтра, в который входят также диод 3 и конденсатор 4, соединенный с выводами 5 и 6 для подключения нагрузки 7. Интегратор 8 подключен одним входом к источнику 9 опорного напряжения, а выход интегратора соединен с входом модулятора 10, например широтно- импульсного. Выход модулятора соединен С управляющим входом ключа 1. Второй вход интегратора 8 через дополнительную обмотку 11 дросселя 2 соединен с одним выводом 6 для подключения нагрузки 7, а второй вывод источника 9 опорного напряжения подключен к другому выводу 5 для подключения нагрузки. Причем в контуре, образованном дополнительной обмоткой 11 дросселя 2, входом интегратора 8, источником 9 опорного напряжения, диодом 3, основной обмоткой 12 дросселя 2 и источником входного напряжения, основная 12 и дополнительная 11 обмотки дросселя 2 включены встречно, а полярность второго вывода источника 9 опорного напряжения соответствует полярности соединенного с ним вывода 5 для подключения нагрузки 7.

Модулятор 10 стабилизатора может быть выполнен в виде генератора 13 пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов компаратора 14, выход и другой вход которого образуют соответственно выход и управляющий вход модулятора 10.

Преобразователь работает следующим образом.

При открытом транзисторе 1 в дросселе 2 запасается энергия от первичного источника Е. При этом напряжение на входе интегратора {Увх, (Ун-L/on-fnf, где п - коэффициент трансформации дросселя 2. Напряжение на выходе интегратора /7имт (фиг. 2) возрастает. По окончании импульса пилообразной формы с выхода генератора 13 i/rriH напряжение на выходе компаратора 14 уменьщается, что вызывает запирание транзистора 1. Энергия, накопленная в дросселе 2, передается в конденсатор 4 и нагрузку. При этом напряжение на входе интегратора

УВХ, nf-(Уом-(rt- l)/, а напряжение на выходе интегратора уменьшается.

При равенстве напряжений б и.п (У пн возрастание напряжения на выходе компаратора 14 вызывает отпирание транзистора 1. Далее процесс повторяется.

Скорость изменения напряжения на выходе интегратора в течение времени накопления энергии /о равна

( (Ax, tA

di т„ iQ

to времени

;i)

интегрировагде Til - постоянная

ния;

(Уд- амплитуда треугольного напряжения на выходе интегратора. Соответственно, скорость изменения напряжения на выходе интегратора в процессе отдачи энергии равна

(Увх.

U

Т-to

(2)

где Т

длительность периода следования импульсов пилообразной формы. Учитывая, что для преобразователя по

вышающего типа -5 --- 1и ,1

и поделив (1)

на (2), получаем значение выходного напряжения преобразователя (/„ (/on.

Таким образом, выходное напряжение преобразователя тождественно равно опорному и не зависит от входного напряжения, температуры окружающей среды, тока нагрузки и коэффициента трансформации дросселя 2.

Стабилизация выходного напряжения в устройстве осуществляется следующим образом. При изменении выходного напряжения, например при его уменьшении, уменьшается скорость изменения напряжения на выходе интегратора в течение времени накопления энергии to. Это приводит к тому, что момент равенства пилообразного напряжения и треугольного напряжения с выхода интегратора в следующем периоде происходит раньше, т. е. длительность накопления энергии to возрастает и, следовательно, возрастет выходное напряжение. Такое протекание процессов в стабилизаторе обеспечивается встречным включением обмотки 11 и 12 дросселя 2.

Вследствие того, что интегратор 8 осуществляет непрерывное интегрирование напряжения обратной связи, стабилизатор не имеет статической ощибки регулирования, т. е. является астатическим. Поскольку интегрирование производится непосредственно выходного напряжения, а разности напря- жений - с дополнительной обмотки и опорного напряжения, стабилизация в предлагаемом стабилизаторе является также параметрической.

Формула изобретения

1. Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные управляемый ключ и дроссель LC jD-фильтра, конденсатор которого соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, интегратор, первый вход которого подключен к первому выводу источника опорного напряжения, а выход соединен с входом модулятора импульсов, выходом подключенного к управляемому входу управляемого ключа, отличающийся тем, что, с целью получения возможности повыщения уровня выходного напряжения относительно входного и повышения стабильности выходного напряжения при изменениях тока нагрузки, в дроссель /.С/ -фильтра введена дополнительная обмотка, через которую второй вход интеграШ,(Я

тора соединен с одним выходным выводом, а второй вывод источника опорного напряжения подключен к другому выходному выводу, причем в контуре, образованном дополнительной обмоткой, входом интегратора,

источником опорного напряжения, диодом и основной обмоткой дросселя /.СО-фильтра, основная и дополнительная обмотка включены встречно, а полярность второго вывода источника опорного напряжения соответствует полярности соединенного с ним вывода для подключения нагрузки.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что модулятор импульсов выполнен в виде генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов компаратора напряжения, выход и другой вход которого образуют соответственно выход и управляющий вход модулятора импульсов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и автоматики для преобразования напряжения и стабилизации. Цель изобретения - получение возможности повышения выходного напряжения относительно входного и повышения стаоильности выходного напряжения при изменении тока нагрузки. Устр-во содержит последовательно соединенные управляемый ключ 1 и дроссель 2 фильтра. Интегратор 8 подсоединен своими входами к источнику опорного напряжения 9, через дополнительную обмотку дросселя 2 - к выводу для подключения нагрузки. Выход интегратора соединен с входом модулятора 10. Интегратор 8 осуществляет непрерывное интегрирование напряжения обратной связи, из-за чего стабилизатор не имеет статической ошибки регулирования, т. е. является астатическим, при этом производится параметрическая стабилизация напряжения, так как происходит интегрирование разности напряжений дополнительной обмотки и опорного напряжения. 1 3. п. ф-лы, 2 ил. (Л N3 00 сд 4 QD