Импульсный стабилизатор постоянногоНАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

1 . - Изобретение относится к электротехнике и, в частности к источникам .электролитания с улучшенными характе ристиками. .Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения 1 Наиболее близким к предлагаемому из известных устройств является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий основной сило вой переключатель, включенный последовательно или параллельно нагрузоч ной цепи и управляклцим входом соеди ненным с выходом блока управления, сглаживающий выходные пульсации LCDФильтр и задатчик выходного напряжения 2 , Недостатком известных устройств является то, что они являются инерционными, что обусловлено инерционными свойствами индуктивности/ которая ограничивает скорость нарастания или спада тока нагрузки при изменени ее сопротивления. изобретения - повышение энер гетических показателей импульсных стабилизаторов постоянного напряжения, питающих нагрузки с импульсным характером потребления ,тока, при обеспечении вы соких динамических свойств стабилизаторов. Указанная цель достигается тем, что импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий основной силовой переключатель, вкшоченный последовательно или параллельно нагрузочной цепи и управляющим входом соединенный с выходом блока управления, сглаживающий выходные пульсации 1СДфильтр и задатчик выходного напряжения, снабжен задатчиком тока/включенным последовательно с дросселем LCflфильтра и подсоединенным к входу блока управления основным силовым переклю.чателем дополнительным ключом/ силовая цепь которого включена параллельjHO последовательной цепи из LCfl- ,, фильтра и задатчика тока, а управляющий вход соединен с выходом введенного дополнительного блока управления, входом подключенного к выходу ;задатчика выходного напряжения. Кроме того основной силовой переютючатель выполнен в виде инвертора напряжения, а комму тйрующий элемент LCD-фильтра.в виде выпрямителя, подключенного к выходу инвертора напряжения .

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемо.го стабилизатора; на фиг. 2-5 - варианты сьтабилизатора .

Стабилизатор состоит из основного силового переключателя 1,; дополнитель(Ного ключа 2, сопротивление которого в замкнутом состоянии является одновременно внутренней нагрузкой, кол4мутирующего элемента - диода 3, блока 4 управления переключателем 1, блока 5 управления ключам 2,| индуктивно-емкостной непрерывной части, в которую входит дроссель 6 и конденсатор 7, задатчика 8 тока, задатчика 9 выходного напряжения, входных клемм 10 и 11 и переменной внешней нагрузки 12. Дроссель б, конденсатор 7 и диод 3 образуют LCD-фильтр.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании переключателя 1 по цепи клемма 10 - переключатель 1 задатчик 8 -- обмотка; дросселя б параллельно включенные нагрузка12 и конденсатор 7 - клемма И начинает протекать ток,;обусловленный действием ЭДС питающего источника. При этом происходит передача энергии источника питания в нагрузку 12, накопление энергии в дросселе б и конденсаторе 7. При достижении протекающим током величины, равной максимальному току нагрузки 12, сигнал, поступгиощий с задатчика 6 среднего тока индуктивности в узел 4 управления, вызывает срабатывание узла 4, в результате чего переключатель 1 раэмл кается. Прерывание переключателем цепи тока, обусловленного действием ЭДС питающего источника, вызывает смену полярности, напряжения на обмотке дросселя б, что приводит к открыванию диода 3, в результате чего ток дросселя б начинает протекать по контуру дроссель 6 - параллельно соединенную нагрузку 12 с конденсатором 7 - диод 3 - задатчик 8 - дроссель б и энергия, запасенная ранее в дросселе б,начинает поступать в нагрузку 12 и конденсатор 7. В случае, когда сопротивление нагрузки 12 минимально, т.е. она потребляет максимальный ток, импульсный стабилизатор работает в резкиме; стабилизации тока нагрузки, что и обеспечивает стабильность напряжения на нагрузке. Если же сопротивление нагрузки больше минимального то поступающий в цепь нагрузки 12 и параллельно соединенный, с ней конденсатор 7 ток дросселя б, при разомкнутом переключателе 1, ввиду своей избыточности, вызывает повышение выходного напряжения, скорость нарастания которого зависит от сопротивления нагрузки 12 и величины емкости конденсатора 7. При достижении выходным напряжением верхнего предела.

определяемого допустимой нестабильностью и устанавливаемого задатчиком 8, срабатывает узел 5 и ключ 2 замыкается. Поскольку сопротивление Замкнутого ключа 2 много меньше сопротивления нагрузки, ток дросселя б переходит в низкоомный контур внутренней нагрузки, замыкаясь по цепи дроссель- б - ключ 2 - задатчик 8 дроссель б.. Напряжение на обмотке дросселя б уменьшается и диод 3 запирается приложенным к нему в обратном направлении напряжением, равным разности напряжений на конденсаторе 7. и дросселе б. При уменьшении токадросселя б:до величины, определяемой минусовым допуском его нстабильности, по сигналу, поступающему с задатчика 8, замыкается переключатель 1, автоматически размыкается ключ 2 и энергия питающего источника по уже предлагаемой цепи вновь поступает во внешнюю нагрузку Цикл работы повторяется.

Блок 4 управления основньом переключателем может быть выполцен как в виде широтно-импульсного модулятора, длительность выходных (управляющих) импульсов которого ставится в зависимость от величины заданного тока индуктивности, так и в виде пороговой схемы. Блок 5 управления выполняют Ввиде пороговой схемы. Работа устройства, приведенного на фиг.2,принципиально не отличается от работы устройства, приведенного на фиг.1.

Предлагаемый способ улучшения динамических характеристик импульсных стабилизаторов постоянного напряжения позволяет не только улучшить энергетические показатели этих стабилизаторов и уменьшить их габариты но и значительно расширяет границы при.менения таких стабилизаторов для питания импульсных потребителей значительной мощности, требующих высокой стабильности питающих их напряжений как в статическом, так и динамическом режимах.

Формула изобретения

1. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий основной силовой переключатель, включенный последовательно или параллельно нагрузочной цепи, управляющий вход которого соединен с выходом блока. . управления, сглаживающий выходные пульсации LCD-фильтр и задатчик выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повы- шения энергетических показателей и уменьшения габаритов, стабилизатор снабжен задатчиком тока, включенным последовательно с дррсселем LCD-Фильтра и подсоединенным к входу блока

управления основным силовым переключателем, дополнительным ключом, силовая цепь которого включена параллельно последовательной цепи из LCD- фильтра и задатчика тока,, а управляющий вход соединен с выходом введенного дополнительного блока управления, входом подключенного к выхо-. ду задатчика выходного напряжения,

2. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что основной силовой переключатель выполнен- в виде инвертора напряжения, а коммутирующий элемент LCD-фильтра в виде выпрямителя, подключенного к выходу инвертора напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Грейвер Е.С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока. М., Связь, 1970, С.67.2.Источники электропитания на полупроводниковых приборах.-Проектирование и расчет. Под ред. С.Д. Додика и Е,И. Гальперина. М., Советское .радио , 1969, с.406. ..

I .