Стабилизированный источник питания Советский патент 1992 года по МПК H02H7/10 

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в устройствах электропитания автоматики и вычислительной техники и является усовершенствованием изобретения по авт. св. tf 978126.

Недостатками известного стабилизированного источника питания является низкое качество выходного напряжения, а именно значительная величина выб- росов и провалов выходного напряжения при резком изменении как входного напряжения, так и тока нагрузки. Большие значения пускового тока и выбросы выходного напряжения, дости- гающие практически удвоенного значения выходного напряжения, при включении - все это в целом снижает надежность функционирования как самого источника питания, так и его нагрузки

Известны методы улучшения качества выходного напряжения в импульсных источниках питания путем введения дополнительных обратных связей, например, по току дросселя или конденсате- ра силового фильтра. Однако непосредственное применение этих методов в стабилизированном источнике питания по авт.св. Vf 978126 приводит как к значительному его усложнению, так и к снижению КПД и надежности, что объясняется возникновением дребезга импульса и ростом динамических потерь

Целью изобретения является упрощение при одновременном улучшении ка- чества выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания по авт. св. Vf 978126 введен делитель напряжения сигнала ошибки, включенный между выходом усилителя обратной связи и первым входом широт- но-импульсного модулятора, причем первый входной вывод делителя напряжения сигнала ошибки подключен к выходу усилителя обратной связи, вто- , рой входной вывод подсоединен с общей точке выхода датчика тока и входа делителя напряжения датчика тока,

0 5 Q

5 0

$

0

5

а выходной вывод подключен к первому входу широтно-импульсного модулятора, включающего компаратор, первый транзистор, накопительную цепочку, например, из последовательно соединенных первого резистора и конденсатора, второй и третий резисторы, при этом в качестве второго входа широтно-импульсного модулятора использован один из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с базой первого транзистора, один из силовых электродов которого совместно с первым входным выводом накопительной цепочки подключен к общей шине компаратора, а другой непосредственно соединен с вторым выводным выводом накопительной цепочки и с первым входом компаратора, второй вход которого использован в качестве первого входа, а его выход - в качестве выхода широтно-импульсного модулятора .

Дополнительно с целью повышения надежности в стабилизированный источник питания введены делитель напряжения широтно-импульсного модулятора, третий диод и второй транзистор, компаратор широтно-импульсного модулятора снабжен стробирующим входом, а узел возврата - дополнительным выходом, который через третий диод подключен к базе второго транзистора и выходу делителя напряжения широтно-импульсного модулятора, входы которого подсоединены соответственно к выходу компаратора и его общей шине, силовые выводы второго транзистора включены между стробирую - щим входом и общей шиной компаратора:

,На чертеже приведена структурная схема стабилизированного источника питания.

Стабилизированный источник питания содержит регулируемый преобразователь 1, входом подключенный к вход ным, а выходом - к выходным выводам. Усилитель 2 обратной связи первым входом подсоединен к выходу делителе

10

15

20

25

э17059 5 3 выходного напряжения, входами подключенного к выходным выводам. Второй вход усилителя обратной связи оединен с выходом источника k опорного напряжения. Выход широтно-им- пульсного модулятора 5 соединен с входом управления регулируемого преобразователя 1. Блок 6 вспомогательных напряжений импульсным выходом подключен к одному из входов .широт- но-импульсного модулятора 5. Другой вход широтно-импульсного модулятора 5 через диод 7 подключен к выходу усилителя 8 защиты, охваченного неинейной положительной обратной вязью через последовательно включенные диод 9 и резистор 10. Выход елителя 11 опорного напряжения совместно с первым выводом резистора 12 подключен к одному входу усилителя 8 защиты, причем другой вывод резистора 12 подсоединен к выходному вывоу. Делитель 13 напряжения датчика тока регулируемого преобразователя 1 выходом совместно с выходом узла И возврата подсоединен к другому входу усилителя 8 защиты. Делитель 15 напряжения сигнала ошибки первым входом соединен с выходом усилителя 2 сигнала ошибки, вторым входом подключен к общей точке входа делителя 13 датчика тока и датчика тока регулируемого преобразователя 1, а выходом соединен с другим входом широтно-импульсного модулятора 5. Первый выход компаратора 16 соединен с коллектором первого транзистора 17, первым выводом накопительной цепочки 18 и через резистор 19 подключен к выводу питания компаратора 16. Эмиттер первого транзистора 17 совместно с вторым выводом накопитель- ной цепочки 18 подключен к общей шине компаратора 16. База первого транзистора 17 через резистор 20 подлючена к одному входу широтно-имульсного модулятора 5. Стробирующий вход компаратора 16 через второй транистор 21 подключен к его общей шине. торой выход узла возврата через иод 22 подключен к базе второго ранзистора 21 и выходу делителя, бразованного резисторами 23 и 2k. Крайние выводы резисторов 23 и 2k подключены соответственно к выходу компаратора 16 и его общей шине. Накопительная цепочка 18 образована, например, последовательно соединен45 св н ч в

30

35

40

50

55

0

5

0

5

ными первым резистором и конденсатором.

Стабилизированный источник питанид работает следующим образом.

Пр.и подаче напряжения питания блок 6 вспомогательных напряжений начинает вырабатывать постоянные и переменные напряжения, поступающие в ши- ротно-импульсный модулятор 5, на выходе которого формируется последовательность управляющих импульсов, поступающая на управляющий вход регулируемого преобразователя 1. Регулируемый преобразователь 1 начинает формировать , импульсы напряжения, передаваемые на выход устройства, что обеспечивает появление выходного напряжения. Информация о токе регулируемого преобразователя 1, снимаемая с его датчика тока, одновременно поступает как на вход широтно-импульсного модулятора 5, так и через делитель 13 напряжения на вход усилителя 8 защиты. Таким образом, на входе широтно-импульсного модулятора 5, кроме сигнала ошибки, снимаемого с выхода усилителя 2 обратной связи, присутствует сигнал, пропорциональный току регулируемого преобразователя 1. Сумма этих сигналов на входе компаратора 16 сравнивается с сигналом пилообразного напряжения, формируемого транзистором 17, резистором 19 и накопительной цепочкой 18. Если в установившемся режиме работы скорости изменения напряжения на выходе датчика тока и напряжения на резистор- но-емкостной цепочке 18 совпадают, то частотная характеристика контура регулирования стабилизированного источника питания имеет максимально широкую полосу пропускания и наклон в области частоты среза, равный 5 20 дб/дек, что обеспечивает минимальную длительность переходных процессов при воздействии внешних возмущений как по входному напряжению, так и по току нагрузки. Для этого наклон напряжения, снимаемого с накопительной цепочки 18, должен быть постоянен на всем рабочем интервале допустимого изменения выходных импульсов компаратора 16 широтно-емкостного модулятора. Таким образом, обеспечивается получение наилучшего для данной силовой части устройства качества выходного напряжения. Одновременно сигнал с выхода датчика то0

5

0

0

5

ка контролируется усилителем 8 защиты, что обеспечивает ограничение выходного тока устройства в режимах перегрузки или короткого замыкания. Реализация максимально широкой полос пропускания частотной характеристики контура регулирования требует решения вопроса исключения повторных срабатываний компаратора 16 широтно- импульсного модулятора 5 на одном периоде работы устройства, что достигается его блокировкой по входу стробирования транзистором 21. После появления на выходе широтно-импульс- ного модулятора 5 напряжения, выключающего силовые ключи преобразователя 1, транзистор 21 через делитесь на резисторах 23 и 2 включается, подключая вход стробирования компаратора к общей шине, что делает его нечувствительным к дальнейшему изменению входных напряжений. Повторное включение компаратора 16 возможно только после выключения транзистора 21 сигналом с дополнительного выхода узла возврата.

Таким образом, совмещение измерительных цепей защиты регулируемого преобразователя 1 с цепями формирования сигнала ошибки при одновременном использовании напряжения, синхронизирующего работу широтно-импуль ного модулятора 5, имеющего на всем интервале возможных изменений длительности его управляющих импульсов постоянный наклон, и блокировка компаратора 16 до конца периода его работы после формирования сигнала на

35 ны делитель напряжения широтно-импульсного модулятора, Третий диод и второй транзистор, компаратор широтно-импульсного модулятора снабжен стробирующим входом, а узел возврата

запирание силовых ключей регулируемо- 40 снабжен дополнительным выходом, кого преобразователя 1 позволяют упростить и повысить надежность стабилизированного источника электропитания и одновременно повысить качество его выходного напряжения.

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник питания по авт. св. М 978126, отличающийся тем, что, с целью упрощения при одновременном улучшении качества выходного напряжения, в него введен делитель напряторый через третий диод подключен к базе второго транзистора и выходу делителя напряжения широтно-импульсного модулятора, входы которого под45 соединены соответственно к выходу компаратора и его общей шине, силовы выводы второго транзистора включены между стробирующим входом и общей шиной компаратора.

50 3. Источник по пп. 1 и 2, о т л и чающийся тем, что накопительная цепочка выполнена в виде пос ледовательно соединенных резистора и конденсатора.

жения сигнала ошибки, включенный между выходом усилителя обратной связи и первым входом широтно-импульсного

модулятора, причем первый входной вывод делителя напряжения сигнала ошиб- ки подключен к выходу усилителя обратной связи, второй входной вывод подсоединен к общей точке выхода датчика тока и входа делителя напряжения датчика тока, а выходной вывод подключен к первому входу широтно- импульсного модулятора, включающего в себя компаратор, первый транзистор,

5 накопительную цепочку, второй и тре- тий резисторы, при этом в качестве второго входа широтно-импульсного модулятора использован один из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с базой первого транзистора, один из силовых электродов которого совместно с первым входным выводом накопительной цепочки подключен к общей шине компаратора , а другой непосредственно соединен с вторым входным выводом накопительной цепочки и с первым входом компаратора, второй вход которого использован в качестве первого входа,

а его выход - в качестве выхода широтно-импульсного модулятора.

2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него еведе5 ны делитель напряжения широтно-импульсного модулятора, Третий диод и второй транзистор, компаратор широтно-импульсного модулятора снабжен стробирующим входом, а узел возврата

0

5

0 снабжен дополнительным выходом, который через третий диод подключен к базе второго транзистора и выходу делителя напряжения широтно-импульсного модулятора, входы которого подсоединены соответственно к выходу компаратора и его общей шине, силовые выводы второго транзистора включены между стробирующим входом и общей шиной компаратора.

3. Источник по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что накопительная цепочка выполнена в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора.

Изобретение относится м электротехнике, а именно к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - упрощение при одновременном улучшении качества выходного напряжения. Устройство содержит регулируемый преобразователь 1 с датчиком тока в силовой цепи. Блок управления, включающий усилитель 2 обратной связи и ши- ротно-импульсный модулятор 5, обеспечивает поддержание выходного напряжения на уровне, заданном источником k эталонного напряжения. Часть выходного напряжения датчика тока регулируемого преобразователя 1, снимаемая с делителя 13, на входе усилителя 8 защиты сравнивается с частью эталонного напряжения, снимаемого с делителя 11, что обеспечивает ограничение выходного тока устройства в режиме перегрузки или к.з. Дополнительно выходной сигнал датчика тока складывается на входе модулятора 5 с выходным сигналом усилителя 2, что при совпадении скоростей изменения входного сигнала модулятора 5 и пилообразного напряжения, формируемого на накопительной цепи 18, обеспечивает получение наилучшего для данных параметров силовой части переходного процесса, вызванного действием внешних возмущений. Второй транзистор 21, подключенный к выходу делителя на ре- 3 (Я