Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах вторичных источников питания.

Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения в динамическом режиме.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема стабилизато- JQ ра постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит первый 1 и второй 2 регулирующий элементы, DLC-силовой фильтр 3, содержащий диод h, индуктивность 5 и 15 конденсатор б, первый компаратор 7, генератор 8 пилообразного напряжения, первый 9 и второй 10 усилители сигнала рассогласования, первый гистерезис- ный крмпаратор 11, источник 12 опор- 20 ного напряжения, делитель 13 выходного напряжения, второй гистерезисный компаратор 14 и первый и второй силовые ключи 15 и 16.

1541574 4

го силового ключа 16 и входам стробирования первого 9 и второго 10 усилителей сигнала рассогласования,- силовой вход второго регулирующего элемента 2 через первый силовой ключ 15 подключен к входной шине устройства, а через второй силовой ключ 16 к общей шине устройства. Выход первого усилителя 9 сигнала рассогласования объединен с выходом второго усилителя 10 сигнала рассогласования.

Стабилизатор работает следующим образом.

Стабилизация выходного напряжения в установившемся режиме работы осуществляется за счет действия основного контура обратной связи: делитель 13 выходного напряжения, первой усилитель 9 сигнала рассогласования, стробируе- мый компаратор 7 импульсный регулирующий элемент 1. В динамическом режиме работы при скачкообразном уменьшении сопротивления нагрузки выходное напряжение уменьшается и равенство напряжений на входах первого гистерезисного компаратора 11 нарушается. Компаратор срабатывает, что приводит к появлению на входе стробирования компаратора 7 сигнала отключения, на управляющем входе первого силового ключа 15 - сигнала включения. В результате на выходе компаратора 7 устанавливается напряжение, необходимое для насыщения импульсного регулирующего элемента 1, а номинальное выходное напряжение стабилизатора поддерживается непрерывным стабилизатором (усилитель 9 сигнала рассогласования, регулирующий элемент 2) за счет действия вспомогательной цепи отрицательной обратной связи: выход делителя 13, инвертирующий вход усилителя 9 сигнала рассогласования, непрерывный регулирующий элемент 2 - МОП-транзистор, включенный по схеме истокового повторителя. Этот непрерывный стабилизатор напряжения находится в рабочем режиме до тех пор, пока ток в дросселе 5 не возрастает до величины, необходимой для поддержания номинального выходного напряжения. Дальнейшее увеличение тока приводит к повышению выходного напряжения и нарушается равенство напряжений на входах гистерезисного компаратора 11. Последний срабатывает изменяет свое состояние на выходе, включает компаратор 7 и отключает силовой ключ 15. Переходный процесс заПервый регулирующий элемент 1 подключен силовым входом к входной шине, а силовым выходом через DLC-силовой

фильтр

j e

к выходной шине устроист

ва, силовому выходу второго регулирую щего элемента 2 и входу делителя 13 выходного напряжения. Выход генератора 8 пилообразного напряжения соединен с инвертирующим входом компаратора 7. Выход компаратора подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента 1, а его неинвертирую- щий вход - к выходу первого усилителя 9 сигнала рассогласования, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника 12 опорного напряжения, первыми входами первого 11 и второго 14 гистерезисных компараторов и первым входом второго усилителя 10 сигнала рассогласования Инвертирующий вход с первого усилителя сигнала рассогласования соединен с выходом делителя 13 выходного напряжения, вторыми входами первого 11 и второго 14 гистерезисных компараторов и вторым входом второго усилителя 10 сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу второго регулирующего элемента 2. Выход первого гистерезисного компаратора 11 соединен с входом стробирования и управляющим входом первого силового клю ча 15. Выход второго компаратора 14 подключен к управляющему входу второ

JQ

15 20

5

35

40

3Q 5

50

5

рования первого 9 и второго 10 усилителей сигнала рассогласования,- силовой вход второго регулирующего элемента 2 через первый силовой ключ 15 подключен к входной шине устройства, а через второй силовой ключ 16 к общей шине устройства. Выход первого усилителя 9 сигнала рассогласования объединен с выходом второго усилителя 10 сигнала рассогласования.

Стабилизатор работает следующим образом.

Стабилизация выходного напряжения в установившемся режиме работы осуществляется за счет действия основного контура обратной связи: делитель 13 выходного напряжения, первой усилитель 9 сигнала рассогласования, стробируе- мый компаратор 7 импульсный регулирующий элемент 1. В динамическом режиме работы при скачкообразном уменьшении сопротивления нагрузки выходное напряжение уменьшается и равенство напряжений на входах первого гистерезисного компаратора 11 нарушается. Компаратор срабатывает, что приводит к появлению на входе стробирования компаратора 7 сигнала отключения, на управляющем входе первого силового ключа 15 - сигнала включения. В результате на выходе компаратора 7 устанавливается напряжение, необходимое для насыщения импульсного регулирующего элемента 1, а номинальное выходное напряжение стабилизатора поддерживается непрерывным стабилизатором (усилитель 9 сигнала рассогласования, регулирующий элемент 2) за счет действия вспомогательной цепи отрицательной обратной связи: выход делителя 13, инвертирующий вход усилителя 9 сигнала рассогласования, непрерывный регулирующий элемент 2 - МОП-транзистор, включенный по схеме истокового повторителя. Этот непрерывный стабилизатор напряжения находится в рабочем режиме до тех пор, пока ток в дросселе 5 не возрастает до величины, необходимой для поддержания номинального выходного напряжения. Дальнейшее увеличение тока приводит к повышению выходного напряжения и нарушается равенство напряжений на входах гистерезисного компаратора 11. Последний срабатывает изменяет свое состояние на выходе, включает компаратор 7 и отключает силовой ключ 15. Переходный процесс заь15

канчивается и стабилизатор возвращается в установившийся режим работы.

При скачкообразном увеличении сопротивлений нагрузки выходное напряжение увеличивается и равенство напряжений на входах гистерезисного компаратора 1 нарушается. Компаратор срабатывает. Это приводит к появлению на входе стробирования усилителя 9 сигнала рассогласования сигнала отключения, на входе стробирования усилителя 10 и управляющем входе силового ключа 16 - напряжения включения. В результате номинальное выходное напряжение стабилизатора поддерживается непрерывным стабилизатором (усилитель 10 сигнала рассогласования, регулирующий элемент 2) за счет действия цепи отрицательной обратной связи: выход делителя 13, неинверти- .рующий вход усилителя 10, непрерыв- 1ный регулирующий элемент 2 - МОП- транзистор, включенный по схеме с общим истоком. Этот непрерывный стабилизатор находится в рабочем режиме до тех пор, пока ток в дросселе 5 не снизится до величины, необходимой для поддержания номинального выходного напряжения. Дальнейшее уменьшение тока приводит к снижению выходного напряжения и нарушает равенство напряжений на входах гистерезисного компаратора 1. Последний срабатывает, изменяет свое состояние на выходе, отключает усилитель 10 и силовой ключ 16 и включает усилитель 9- Переходный процесс заканчивается и стабилизатор возвращается в установившийся режим работы.

формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий первый и второй регулирующий элементы, DLC-силовой фильтр компаратор, генератор пилообразного напряжения, первый и второй усилители сигнала рассогласования, первый гистерезисный компаратор, источник опорного напряжения и делитель выходного напряжения, причем первый регулирующий элемент подключен силовым входом к входному выводу, а силовым выходом через DLC-силовой фильтр

к выходному выводу, силовому выходу второго регулирующего элемента и первому входу делителя выходного напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен с MHBepfnpyro- щим входом компаратора, выход которого подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента, неинвертирующий вход компаратора подсоединен к выходу первого усилителя сигнала рассогласования, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, первым входом

первого гистерезисного компаратора и первым входом второго усилителя сигнала рассогласования, а инвертирующий вход подключен к выходу делителя выходного напряжения, второму входу первого гистерезисного компаратора и второму входу второго усилителя сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу второго регулирующего элемента, выход первого гистерезисного компаратора соединен с входом стробиоования компаратора, второй вход делителя выходного напряжения соединен с общей шиной, второй усилитель сигнала рассогласования снабжен входом стробирования, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходно- го напряжения в динамическом режиме, в него введены второй гистерезисный

компаратор, первый и второй силовые ключи, а первый усилитель сигнала рассогласования снабжен входом стробирования, причем первый вход второго гистерезисного компаратора подключен

к источнику опорного напряжения, второй вход подсоединен к выходу делителя выходного напряжения, а выход подключен к управляющему входу второго силового ключа и входам стробирования

первого и второго усилителей сигнала рассогласования, силовой вход второго регулирующего элемента через первый силовой ключ подключен к входному выводу, а через второй силовой ключ - к

общей шине, выход первого гистерезисного компаратора соединен с управляющим входом первого силового ключа, выход первого усилителя сигнала рассогласования - с выходом второго усилителя сигнала рассогласования.

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения в динамическом режиме. В установившемся режиме работы стабилизации входного напряжения осуществления периодической коммутацией первого регулирующего элемента 1, включенного на входе индуктивно емкостного фильтра 3 с замыкающим диодом 4, сигнал рассогласования, получаемый путем сравнения эталонного напряжения источника 12 и напряжения делителя 13 выходного напряжения, контролируется двумя гистерезисными компараторами 11 и 14. При уменьшении выходного напряжения, вызванном увеличением тока нагрузки параллельно основной цепи регулирования через силовой ключ 16, управляемый первым гистерезисным компаратором 11, подключается второй регулирующий элемент 2, образующий вместе с усилителем 9 сигнала рассогласования непрерывный стабилизатор. Первый регулирующий элемент 1 при этом полностью открыт. При увеличении выходного напряжения, вызванном уменьшением тока нагрузки, гистерезисный компаратор 14 через второй силовой ключ 16 подключает второй регулирующий элемент 2 параллельно выходным выводом. Проводимость второго регулирующего элемента изменяется под действием усилителя 10 сигнала рассогласования так, чтобы поддерживать выходное напряжение на заданном уровне. 1 ил.