Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам пита ния, и может быть использовано в системах питания устройств автомати ки и вычислительной техники. Известен импульсный стабилизатор состоящий из регулирующего транзистора, интегрирующего фильтра, блока сравнения и блока управления I, Наиболее близким по своей технической сущности к данному изобрете нию является импульсный стабилизато постоянного напряжения,содержащий включенные последовательно в выходную шину регулирующий транзистор и дроссель интегрирующего фильтра причем база регулирующего транзисто соединена с выходом модулятора длительности импульсов, к первому вход которого подключен выход тактового генератора, параллельно выходным вы водам подсоединен резисторный делитель, средняя точка которого подсоединена к одному из входов усилител сигнала рассогласования, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения 2. Недостатком импульсного стабилизатора является возможность, резкого возрастания значения выходного напряжения при обрыве цепи обратной связи. Целью данного изобретения является ограничение значения выходного напряжения при обрыве цепи обратной связи и улучшение качества переходного процесса при включении. Поставленная цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем вк.гаоченные последовательно в выходную шину регулирующий транзистор и дроссель интегрирующего фильтра, причем база регулирующего транзистора соединена с выходом модулятора длительности импульсов, к первому входу которого подключен выход тактового генератора, параллельно выходным выводам подсоединен резисторньгй де.питель, средняя точка которого подсоединена к одному из входов усилителя сигнала рассогласования, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения, выход усилителя сигнала рассогласования подключен ко второму входу модулятора д.лительности импульсов через введенный резистор, а параллельно источнику опорного напряжения подсоединены введенные последовательно соединенные резисторы.

точка соединения которых через введенный конденсатор подсоединена к общей шине и через диод - ко второму входу модулятора длительности импульсов .

На чертеже представлена электрическая схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, дроссель 2 интегрируюшего фильтра 3, модулятор 4 длительности импульсов, тактовый генератор 5, резисторный делитель 6, усилитель 7 сигнала рассогласования, источник 8 опорного напряжения, введенный резистор 9, резисторы 10 и 11, конденсатор 12, диод 13, блок 14 обратной связи ..

И-Мпульсный стабилизатор напряжения работает следующим образом.

При нормальной работе на первый вход модулятора 4 длительности импульсов подается пилообразное напряжение с тактового генератора 5, а на второй вход - усиленный сигнал рассогласования, представляющий собо при отсутствии возмущающих воздейст,ВИЙ некоторое значение постоянного напряжения. Это напряжение вырабатывется усилителем 7 сигнала рассогласования, на входы которого подается, соответственно, напряжение, значение которого пропорционально значени выходного напряжения с делителем 6, и опорное напряжение. В средней точке резисторного делителя 10, 11 значение напряжения устанавливается таким, чтобы диод 13 был закрыт, В этом случае диод не оказывает влияния на работу устройства. Модулятор 4 длительности импульсов, сравнивая пилообразное напряжение и усиленный сигнал рассогласования, формирует управляющие импульсы определенной скважности, которые с выхода подаются на базу регулирующего транзистора 1, в результате чего на вход фильтра 3 подаются импульсы входного напряжения. Сглаживающий фильтр 3, усредняя значения этих импульсов, выдает на вход постоянное напряжение значение которого по абсолютной величине меньше значения входного напряжения, В случае увеличения (уменьшения) значения входного напряжения- значение выходного напряжения также стремится увеличиться (уменьшиться), что приводит к увеличению (уменьшению) сигнала рассогласования то есть к увеличению (уменьшению) разности значений напряжений на входах усилителя 7 сигнала рассогласования. Это, -в свою очередь, приводит к уменьшению (увеличению) значения напряжения на входе модулятора 4 и к увеличению (уменьшению) скважности управляющих импульсов, чем и осуществляется стабилизация выходного напряжения. При этом диод 13 остается закрытым во всем диапазоне изменения значения входного напряжения благодаря соответствующему выбору значения напряжения в средней точке делителя 10, 11.

При обрыве цепи обратной связи, то есть при отключении делителя 6 от выходных выводов, значение напряжения на входе усилителя 7 падает до нуля. При этом сигнал рассогласовани становится равным значению опорного напряжения, подаваемого на вход усилителя 7, а на его выходе значение напряжения увеличивается до максималного значения, превышающего значение напряжения в средней точке делителя 10, 11. При этом диод 13 открывается, через него протекает ток, создющий падение напряжения на тэезисторе 9, а значение напряжения на входе модулятора 4 фиксируется на уровне, примерно равном значению нап1 яжения в средней точке делителя 10, 11. Это ограничивает уменьшение скважности управляющих импульсов и тем самым фиксирует значение выходного напряжения на заданном уровне, предовращая его нарастание свьпле заданного предела.

При включении импульсного стабилизатора напряжения конденсатор 12 начинает заряжаться по двум параллельным цепям: через резистор 10 делителя 10, 11 и через резистор 9, диод 13. Благодаря этому в первый момент после включения стабилизатора значение напряжения на входе модулятора 4 близко к нулю и управляющие импульсы на базе ключевого транзистора 1 отсутствуют. По мере заряда конденсатора 12 значение напряжения на входе модулятора 4 плавно увеличивается, что вызывает плавное уменьшение скважности управляющих импульсов, плавное увеличение значения выходного напряжения и, как следствие, отсутствие подъемов выходного напряжения, вызванного перерегулированием. После окончания переходного процесса включения диод 13 запирается, и конденсатор 12 оказывается отключенным от цепи сигнала обратной связи, что исключает его влияние на динамические свойства стабилизатора. Возможность ограничения значения выходного напряжения на заданном уровне в случае обрыва цепи обратной связи и улучшение качества переходного процесса при включении импульсного стабилизатора значительно уменьшают вероятность возникновения опасного для потребителя роста значения выходного напряжения, предотвращая выход из строя элементов, получающих электропитание от импульсного стабилизатора напряжения. Это позволяет применять предложенный стабилизатор там, где использование известных стабилизаторов недопустимо

из-за недостаточной надежности. Тем самым расширяются Функциональные возможности стабилизатора.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения может быть с успехом использован в аппаратуре дальней связи и другой аппаратуре, требующей высоконадежного источника электропитания и не допускающей увеличений значений питающих напряжений сверх установленных.

изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содеожащий включенные Последовательно в выходную шину регулирующий транзистор и дроссель интегрирующего фильтра, причем база регулирующего транзистора соединена с выходом модулятора длительности импульсов,к первому входу которого подключен выход тактового генератора, паралт ельно выходным выводам подсоединен резисторный делитель.

средняя точка которого подсоединена к одному из входов усилителя сигнала рассогласования, к другому вход которого подключен источник опорного напряжения, отличаюшийс я тем, что, с целью ограничения значения выходного напряжения при обрыве цепи обратной связи и улучшения качества переходного процесса при включении, выход усилителя сигнала рассогласования подключен ко второму входу модулятора длительност импульсов через введенный резистор, а параллельно источнику опорного напряжения подсоединены введенные последовательно соединенные резисторы, точка соединения которых через введенный конденсатор подсоединена к общей шине и через диод - ко второму входу модулятора длительности ипульсов .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Электроника, 17, 1973, с. 43-44, рис.5.

2.Авторское свидетельство СССР 1515101, кл. G 05 F 1/56, .