Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к элект,ротехнике и может быть использовано в системах электропитания автоматики и вычислительной техники. Известен стабилизатор напряжения содержащий последовательно включенные регулирующий элемент, фильтр, выполненный на дросселе, конденсатор и диоде, блок обратной связи, широтно-импульсный модулятор l. Его недостатками являются динамическая нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки из-за значительной постоянной времени дросселя фильтра.. Известен также стабилизатор напря жения, содержащий последовательно включенные регулирующий элемент, фильтр, выполненный на дросселе,, конденсаторе и Зс1 1кающем диоде, блок обратной связи, широтно-импульсный модулятор и непрерывный па раллельный стабилизатор, подключенн к входным шинам. Использование непрерывного стабилизатора позволяет уменьшить динамическую ошибку при скачкообразных набросах нагрузки 2 Однако при сбросе нагрузки рост выходного напряжения, обусловленный разрядом накопительной индуктивности, достаточно не компенсируется синфазным изменением тока регулирующего транзистора Непрерывного стабилизатора. Объясняется это тем, что непрерывный стабилизатор в подобных устройствах выбирается маломощным. Если непрерывный стабилизатор выбрать достаточно мощным (регулирующий элемент рассчитан примерно на номинальный ток нагрузки), то начинает сказываться разница во времени включения и выключения транзистора регулирующего элемента непрерывного стабилизатора и транзистора, шунтирующего один из бёшластных резис торов. Поскольку блок управления специально не предусматривает паузы между включением одного и выключением другого транзистора, то они могут одновременно находиться или во включенном состоянии сквозной ток или в выключенном из-за разброса времени 1:акоп;1ения и рассасывания неосновных носителей заряда в рабочих объемах полупроводниковых структур), что приведет к существенной динамической ошибке.

Цель изобретения - снижение динамической нестабильности стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения, , содержащий последовательно включенные регулирующий элемент, фильтр, выполненный на дросселе и зa ыкaющeм диоде, датчик выходного напряжения и источник опорного напряжения, подключенные к входам усилителя обратной связи, выход которого соединен с входом широтно-илшульсного модулятора, введены датчик входного напряжения и опорный элемент, подкл1Ьчен1ые к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с регулирующим элементом, а его питание осуществляется через переключающий элемент от входного напряжения, причем вход переключающего элемента соединен с выходом широтно-импульсного модулятора.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Стабилизатор напряжения состоит из датчика 1 входного напряжения, переключающего элемента 2, через который питается усилитель 3 постоянного тока, опорного элемента 4, регулирующего элемента 5, фильтра, состоящего из дросселя 6 и замыкающего диода 7, широтно-импульсногчэ модулятора 8, усилителя- 9 обратной связи, источника 10 опорного напряжения, датчика 11 выходного напряжения.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом.

Входное напряжение стабилизатора измеряется датчиком 1 входного напряжения, сравнивается с напряжением опорного элемента 4. Результат сравнения усиливается усилителем 3 и воздействует на регулирукадий элемент 5. Поскольку усилитель 3 питается через переключающий элемент 2, то на выходе усилителя 3 имеет место импульсное напряжение. Амплитуда этих импульсов будет находиться в функциональной зависимости от напряжения, при повышении которого амплитуда их уменьшается, и регулирующий элемент 5 призакрывается, при понижении амплитуда повышается, регулирующий элемент приоткрывается. В итоге на выходе регулирующего элемента (на входе фильтра) получаем стабилизированные по амплитуде имульсы.

При изменении тока нагрузки и отклонении при этом выходного напряжения от номинального значения в действие вступает цепь обратной связи по ыходному напряжению, состоящая из атчика 11 выходного напряжения, силителя 9 обратной связи, источниа 10 опорного напряжения, широтномпульсного модулятора 8.

Последний изменяет длительность мпульсов в зависимости от отклонения

выходного напряжения, воздействует на переключающий элемент 2. Таким образом, стабилизатор напряжения представляет собой как бы две системы автоматического регулирования: систему автоматического регулирования по возмущению, и по отклонению, переключающий элемент 2 является связующим звеном между этими системами. Первая система изменяет амплитуду управляющих импульсов регулирующего элемента 5 в зависимости от вхоного напряжения стабилизатора, вторая - длительность этих импульсов в зависимости от отклонения выходного напряжения.

Таким образом, на выходе регулирующего элёмента (на входе фильтра) имеем импульсы постоянной амплитуды, длительность которых изменяется в небольших пределах, что позволяет при значительно меньшей величине накопительной индуктивности 7 обеспечить непрерывный ток через нее. Уменьшение величины накопительной индуктивности резко уменьшает динамическую нестабильность стабилизатора .

Применение предлагаемого ycтpoйcтва позволяет снизить уровень динамической нестабильности стабилизатора. Использование его целесообразно в радиотехнической аппаратуре различного назначения, ток потребления которой изменяется скачкообразно и в широких пределах.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные регулирующий элемент, фильтр,выполненный на дросселе и замыкающем диоде, датчик выходного напряжения и источник опорного напряжения, подключенные к входам усилителя обратной связи, выход которого соединен с входом широтно-импульсного модулятора, отличающийся тем, что/ с целью уменьшения динамической нестабильности выходного напряжения, в него введены датчик входного напряжения и опорный элемент, подключенные к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с регулирующим элементом, а питающий вход подключен через переключающий элемент к входному выводу, причем вход переключающего элемента соединен с выходом широтно-импульсного модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Александров Ф.И., Сиванов А.Р. Импульсные полупроводниковые преобразователи и стабилизаторы постоянного напряжения. М., Энергия, 1970, с. 31.

2.. Авторское свидетельство СССР №297038, кл. G 05 F, 1969.

+

Л

X.

S

//

.

-