ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1971 года по МПК G05F1/10 

Импульсные стабилизаторы напряжения (ИСН) широко иснользуются во вторичных источниках питания радиоэлектронной анпаратуры.

Известны импульсные стабилизаторы постоянного тока, содержащие полупроводниковый прерыватель тока, индуктивно-емкостный фильтр и цепь обратной связи.

Существенным недостатком ИСН является их динамические характеристики, в особенности при импульсном характере нагрузки больший к.н.д. и меньшие габариты.

С целью уменьшения динамической ошибки стабилизатора при импульсной нагрузке в предлагаемом устройстве применен контур, состоящий из дополнительной обмотки дросселя фильтра, балластного резистора и катушки индуктивности, соединенных последовательно.

Иа фиг. 1 показана структурно-принципиальиая схема предлагаемого импульсного стабилизатора; на фиг. 2, а, б - петля перемагничивания нелинейной катушки и форма напряжения на дополнительной обмотке дросселя фильтра в установившемся режиме ИСН; на фиг. 2,8,2 - те же кривые, что и на фиг. 2 в переходком режиме.

индуктивно-емкостного фильтра, содеря ащего дроссель 2 и конденсатор 3, блокирующего диода 4 и управляющей прерывателем цепи отрицательной обратной связи 5. В зависимости от внутренней структуры цепи обратной связи стабилизатор может быть или двухпозиционным, или широтно-импульсным. Первый обычно содержит релейный элемент, переключаемый по уровню выходного напряжения, а второй - широтно-импульсный модулятор, т. е. устройство, преобразующее непрерывный сигнал рассогласования в изменение скважности импульсов на входе индуктивноемкостного фильтра.

Новым элементом ИСН является последовате.тьный контур, образованный дополнительной обмоткой 6 дросселя, балластным резистором 7 и нелинейной катушкой индуктивности 8 с ферромагнитным ненасыщенным сердечником, улучшающим динамические характеристики Иен при импульсных возмущениях со стороны нагрузки.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Число витков обмотки катущки выбрано таким образом, что в установившемся режиме она иеремагничивается симметрично с максимальной индукцией в сердечнике (Вт) несколько меньшей индукции (Вг) (см. петлю перемагничивания фиг. 2, а), при этом намагничивающий ток катушки настолько мал, что приведенное сопротивление, вносимое параллолыю основной обмотке дросселя, больше индуктивного сопротивления зтой обмотки. Таким образом, установившаяся пульсация напряжения на выходе ИСН при введении последовательного контура (дополнительная обмотка, резистор и катушка) не увеличивается.

Если вы.ходное напряжение ИСН увеличивается или уменьшается по какой-либо причине, например вследствие коммутации нагрузки или ее части, то уменьшается или увеличивается скважность импульсов прерывателя. АмплитулТ.а импульсов напряжения на дополнительной обмотке практически не изменяется, а изменяется лишь их сквал-сность (см. фиг. 2, г). В этом случае среднее значение напряжения за период отличается от нуля, катушка 8 иеремагничивается по несимметричному циклу (см. фиг. 2, в), т. е. насыидается в одном направлении. Это означает, что при увеличепии выходного напряжения ИСН прерыватель разомкнут и параллельно обмотке дросселя подключается через насьщенную катушку резистор, на котором гасятся избыточные ампер-витки дросселя До тех пор, выходное напряжение не станет равным номинальпом.у значению, и катушка не начнет перемагничиваться в противоположно.м направлении. При уменьшении выходного напряжения ИСН происходит также насыщение катушки, но при открытом прерывателе. В этом случае напряжение на выходе форсированно возрастает, так как дроссель шунтирован приведенным к основной обмотке сопротивлением резистора. Таким образом, контур, состоящий из обмотки, резистора и катушки (см. фиг. 1), форсирует переходный процесс.

По окончании переходного процесса в ИСН катушка будет опять перемагничиваться по симметричному циклу (см. фиг. 2, а, б), т. е. резистор отключается от обмотки.

Для получения описанного эффекта необходимо, чтобы в установившемся режиме ИСН частота коммутации прерывателя не снижалась ниже определенного уровня, при котором катушка начинает насыщаться. Больпшнство схем ИСН в состоянии удовлетворить этому требованию.

К достоинству предложенного ИСН следует отнести простоту описанного схемного решения. Поскольку переходные процессы в ИСН

происходят эпизодически, то введенные элементы контура рассчитаны на форсированное использование и имеют уменьшенные габариты. При одиночных возмущениях к.п.д. ИСН не уменьшается, а при периодических возмущениях уменьшается незначительно.

Предлагаемое устройство дает эффект как при единичной, так и при периодической коммутации нагрузки. В последнем случае исключаются резонансные явления в ИСН («захватывание частоты).

Предмет изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий полупроводниковый прерыватель тока, индуктивно-емкостный фильтр и цепь обратной связи, отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамической

ошибки стабилизатора при импульсной нагрузке, в нем применен контур, состоящий из дополнительной обмотки дросселя фильтра, балластного резистора и катушки индуктивности, соединенных последовательно.

В

, ip