Импульсный стабилизатор напряжения Советский патент 1989 года по МПК G05F1/56 

вого компаратора 6 соединен с выходом генератора 7 пилообразного напряжения, а выход - с входом силового ключа 1, второй источник 8 опорного напряжения, включенный между первым входом усилителя 9 с зоной нечувствительности и общей шиной, второй . вход усилителя 9 с зоной нечувствительности подключен к выходу усилителя 4 ошибки, а выходом - к входу регулирующего элемента 10, выходные выво- ды которого включены между входным и выходным выводами ИСН. Компенсирующий регулятор 11 входом подключен к

30

35

нагрузки. Накопление энергии в дрос селе LCD-фильтра 2 и сглаживающем конденсаторе 16 приведет к некоторо увеличению напряжения на выходных клеммах ИСН и пропорционально на вы ходе делителя 3 напряжения. При дос тижении величины напряжения на выходе делителя 3 выше напряжения источника 5 опорного напряжения на вы ходе усилителя 4 ошибки произойдет повышение напряжения, которое форми рует сигнал на выходе первого компа ратора 6 на размыкание силового клю ча 1, при этом напряжение на источн

выходу второго компаратора 12, инвер- 40 ке 13 опорного напряжения остается

выше выходного напряжения делителя и компенсирующий регулятор 11 остается замкнутым.

тирующий вход которого подключен к выходу третьего источника 13 опорного напряжения, дифференцирующий конденсатор 14 первым выводом подключен к выходной клемме, а вторым через вторую обмотку дросселя 15 ограничения тока - к общей шине, сглаживающи конденсатор 16, включенный между выходными клеммами.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени напряжение на выходе делителя 3 напряжения окажется меньше напряжения . первого и третьего источников 5 и 13 опорного напряжения. Вследствие этого с выхода второго компаратора 12 превышения напряжения на вход компенсирующего регулятора 11 пос0

5

нагрузки. Накопление энергии в дросселе LCD-фильтра 2 и сглаживающем конденсаторе 16 приведет к некоторому увеличению напряжения на выходных клеммах ИСН и пропорционально на выходе делителя 3 напряжения. При достижении величины напряжения на выходе делителя 3 выше напряжения источника 5 опорного напряжения на выходе усилителя 4 ошибки произойдет повышение напряжения, которое формирует сигнал на выходе первого компаратора 6 на размыкание силового ключа 1, при этом напряжение на источнике 13 опорного напряжения остается

выше выходного напряжения делителя 3 и компенсирующий регулятор 11 остается замкнутым.

После размыкания силового ключа 1

энергия, накопленная в индуктивности дросселя LCD-фильтра 2, через диод LCD-фильтра 2, замкнутый коммутирующий регулятор 11 и последовательно включенную с ним обмотку дросселя

15, поступает в нагрузку. Сопротивление обмотки дросселя 15, включенной последовательно с компенсирующим регулятором 11, необходимо для ограничения тока разряда индуктивности

дросселя LCD-фильтра 2 на конденсатор 16. Причем индуктивное сопротивление этой обмотки будет изменяться в зависимости от скорости изменения напряжения на выходных выводах за

счет магнитной связи с другой обмоткой дросселя 15, включенной через конденсатор 14 параллельно выходным выводам ИСН.

При импульсном характере нагрузки в момент скачкообразного уменьшения тока нагрузки напряжение на выходных выводах после размыкания силового ключа 1 будет продолжать расти за счет избыточной энергии, накопленной в индуктивности дросселя LCD-фильтра 2 при прохождении большего тока в нагрузке, так как ток в индуктивности изменяется по экспотенциаль- ному закону и не может мгновенно изменить свое направление. Вследствие этого через индуктивное сопротивление обмотки дросселя 15, включенной последовательно с компенсирующим регулятором 11, выходное напряжение на выходе ИСН будет расти. Когда напряжение на выходе делителя 3 превысит напряжение источника 13 опорного напряжения, то на выходе второго компаратора 12 сформируется сигнал на размыкание компенсирующего регулятора 11. Передача энергии из дросселя LCD-фильтра 2 в нагрузку прекратится и будет продолжена через диод на конденсатор LCD-фильтра 2, По мере расходования энергии, накопленной в сглаживающем конденсаторе 16, напряжение на выходе делителя 3 напряжения снижается. Когда напряжение на выходе делителя 3 будет ниже уровня источника 13 опорного напряжения, то сигнал с выхода второго компаратора 12 замкнет компенсирующий регулятор 11, энергия LCD-фильтра 2, уже накопленная в конденсаторе, приложится к нагрузке до момента размыкания регулятора 11. Процесс переключения компенсирующего регулятора будет - длиться до тех пор, пока лишняя энергия, запасенная в LCD-фильтре 2 в момент замкнутого состояния силового ключа 1, не будет израсходована. При этом величина роста выходного напряжения будет ограничена уровнем третьего источника 13 опорного напряжения. Таким образом, циклическая работа компенсирующего регулятора 11, управляемая вторым компаратором 12 в паузах с момента размыкания силового ключа 1 и регулирующего элемента 10 до их замыкания, снижает динамичес

10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кую нестабильность выходного напряжения ИСН при скачкообразном изменении нагрузки.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий силовой ключ и LCD- фильтр, включенные последовательно в силовую шину, делитель выходного напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу усилителя ошибки, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого источника опорного напряжения, первый компаратор, подключенный неинвертирующим входом к выходу усилителя ошибки, инвертирующим входом - к выходу генератора пилообразного напряжения, а выходом - к входу управления силового ключа, усилитель с зоной нечувствительности, подключенный первым входом к выходу второго источника опорного напряжения, вторым входом - к выходу усилителя ошибки, а выходом - к входу регулирующего элемента, включенного между силовыми входной и выходной клеммами, фильтрующий конденсатор, подключенный между выходной клеммой и общей шиной, отличающийся тем, что, с целью снижения динамической нестабильности выходного напряжения при скачкообразном понижении тока нагрузки, в него введены второй компа- ратор5 третий источник опорного напряжения, компенсирующий регулятор, дроссель ограничения тока с двумя обмотками и дифференцирующий конденсатор, причем второй компаратор неинвертирующим входом подключен к выходу выходного делителя напряжения, инвертирующим входом - к выходу третьего источника опорного напряжения, а выходом - к входу управления компенсирующего регулятора, первый силовой вход которого подключен к общей шине, а второй - к первому выводу первой обмотки дросселя ограничения тока, второй вывод которого подключен к входу LCD-фильтра, вторая обмотка дросселя ограничения тока первым выводом подключена к общей шине, а вторым через дифференцирую- . щий конденсатор - к силовой выходной клемме.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электрорадиоаппаратуры. Цель изобретения - снижение динамической нестабильности выходного напряжения при скачкообразном понижении тока нагрузки. С этой целью в устройство введены второй компаратор 12, третий источник 13 опорного напряжения, компенсирующий регулятор 11, дроссель 15 ограничения тока с двумя обмотками и дифференцирующий конденсатор 14. При скачкообразном снижении тока нагрузки напряжение на выходе повышается, на выходе второго компаратора 12 формируется сигнал на размыкание компенсирующего регулятора 11. Передача энергии из дросселя LСД-фильтра 2 прекращается, после снижения выходного напряжения компенсирующий регулятор 11 снова открывается. Процесс переключения компенсирующего регулятора длится до тех пор, пока энергия, накопленная дросселем LСД-фильтра 2, при снижении тока нагрузки не будет израсходована. 1 ил.