Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G05F1/64 

(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИМПУ/ЬСНОГО СТАБИЛИЗАТОРА VI УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к электротехнике и может буть использовано при построении импульсных стабилизаторов напряжения,

Известен способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора, содержащего LCO-фильтр, при котором длительность импульсов управления регулирующим элементом изменяют в Функции приращения выходного напряжения стабилизатора относительно опорного напряжения QlJ.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор, реализующий предлагаемый способ 2.3

Недостатком этого способа является то, что он не допускает значительного увеличения коэффициента стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора относительно приращений входного напряжения, так как при этом нарушаются условия устойчивой работы стабилизатора. Наиболее явно этот недостаток выступает при питании

импульсных стабилизаторов от выпрямителей переменного тока, где гармони ческие составляющие приращения выходного напряжения стабилизатора относительно соответствующих гармони-а ческих составляющих приращения в содного напряжения сдвинуты по фазе. Величина фазового сдвига зависит от частоты гармонических составляющих, соотношения величин индуктивности

10 и емкости иСО-фильтра, величины и характеры сопротивления нагрузки. Зависимость величины фазового сдвига от сопротивления нагрузки существенно затрудняет использование корректи15рующих цепей для обеспечения устойчивой работы стабилизатора во всем диапазоне изменений тока нагрузки при высоких значениях .коэффициента стабип лизации, так как величина фазового

20 сдвига может изменяться в пределах от 90 до 180° и.запас устойчивости по фазе оказывается недостаточным. Кроне того, способ не обеспечивает огра. ничение величин токов вклю1 ения ста билизатора и короткого замыкания в нагрузке,а также автоматическое сог ласование уровнивыходного напряжения с параметрами нагрузки при изменении величины контролируемого параметра нагрузки. Цель изобретения - повьшение; ста бильности .выходного напряжения и на дежности стабилизатора, а также обе .печение автоматического согласовани уровня выходного напряжения с параметрами нагрузки в зависимости от и менения контролируемого параметра этой нагрузки. . Цель достигается тем, что . ласно способу стабилизации ходного напряжения длительность импульсов управления регулирующим элементом изменяют в функции прит ращения тока дросселя фильтра относительно опорного тока, уставку кот рого изменяют в функции приращения выходного напряжения относительно опорного. Величину уставки опорного тока о раничивают сверху, Кроме того, величину уставки опо ного тока изменяют в функции приращения напряжения, пропорционального величине контролируемого параметра нагрузки относительно опорного напр жения. 8 устройство для осуществления предложенного способа введенузел сравнения тоКов дросселя фильтра и опорного , выполненный в виде управляемого токостабилизирующего блока , один вход которого подключен к датчику тока дросселя другой - к выходу узла сравнения напряжений опорного и пропорцирнального контролируемому парамет ру нагрузки, а выходом подсоединен входу модулятора управляющих импуль сов. На фиг. 1 представлена блок-схема , поясняющая предлагаемый способ, на фиг, 2 - схема устройства, реализ ющего способ. I в схему (фиг. 1) входят импульсный регулирующий элемент 1, дроссель 2 LCD-фильтра., датчик 3 тока дросселя, конденсатор CD-фильтра, блок 6 выделения, приращения выходного напряжения U относительно опо ного UQP, звено 7 преобразования сиг нала напряжения в сигнал тока с пер даточной функцией, например, K/R, где К - коэффициент усиления, R активное сопротивление, нелинейное звено:8, ограничивающее сверху сигнал тока I , пропорциональный приращению выходного напряжения, блок 9 выделения приращения тока уставки (о l о) Д о номинальное зна ,чение уставки тока, модулятор 10 импульсов управления регулирующим элементом 1. Как видно из блок-схемы, импульсный стабилизатор имеет два контура обратной связи. Контур обратной свя зи по току дросселя LCD-фильтра обеспечивает компенсацию приращения вход-« ного напряжения. Поскольку фазовый сдвиг переменных, составляющих ток дросселя, обусловленных переменными, составляющими входного напряжения U, относительно этих переменных не превышает ЭО, запас устойчивости стабилизатора по фазе, существенно повьпиается. .Это позволяет повысить коэффициент усиления сигнала в цепи обратной связи и тем самым увеличить коэффициент стабилизации выходного напряжения относительно изменения входного. .Второй контур об-, ратной связи по напряжению обеспечивает компенсацию приращения выходного напряжения, вызванных измеНе(иями.тока нагрузки. Таким образом, осуществляется компенсация возмущений по входу и выходу стабилизатора. Поскольку сигнал тока, пропорциональный приращению выходного напряжения ограничен сверху действием не полнолинейного элемента 8, в момент включения стаёилизйтора или коротко- . го замыкания в.нагрузке , т.е. при отсутствии вь1ходного напряжения, ток .стабилизатора не превышает величины, заданной током уставки I. 1д+ L sup .где L - максимальная величина сигнала тока, пропускаемого нелинейным элементом 8. Если величину уставки тока изменять в функции не приращения выходного напряжения стабилизатора непосредственно, а в функции приращения над опорным напряжением напряжения, пропорционального контролируемому параметру нагрузки, например, величине ВЧ-мощности электронного усилителя, то стабилизатор, обеспечивая компенсацию приращений входного напряжения за счет контура обратной связи по току , дросселя, автоматически производит

подстройку величины выходного напряж ния, сохраняя тем самым постоянство величины контролируемого параметра нагрузки при изменении ее других параметров,

Устройство (фиг. 2) содержит транзисторы 11 и 12. дроссель 13 сглажич вающего фильтра, коммутирующий диод 14j выходной трансформатор 15, модулятор 16 длительности импульсов управления трансформаторами 11 и 12, датчик 17 тока дросселя 13, выпол-- . ненный в виде трансформатора тока с выпрямителем /узел 18 сравнения тока дросселя с током уставки, узел 19 сравнения с опорным напряжением напряжения, пропорционального контролируемому параметру нагрузки, выпрямитель 20 с конденсатором 21 сглаживающего фильтра, нагрузки 22. Узел 18 входом23 .подключен к датчику 17, входом 24 - к выходу узла 19, а выходом 25 к модулятору 1б. 8 узел 18 входит управлУчемый токостабилизирующий блок, выполненный на транзисторе 26, резисторах 27 и 28 и стабилизаторе 29. В узел 19 входит транзистор 30, стабилитрон 31 источник, опорного напряжения датчик 32 напряжения, пропорционального конролируемому параметру нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

Постоянное входное напряжение, проходя через транзисторные ключи 11 и 12, преобразуется в переменное напряжение, которое трансформируется трансформатором 15, выпрямляется выпрямителем 20, сглаживается конденсатором 21 и подается на нагрузку 22. Стабилизация напряжения питания нагрузки осуществляется путем изменения длительности замкнутого состояни я транзистора 12, для чего на их входы подаются импульсы управления изменяемой длительности от модулятора 16. Длительность импульсов управления транзисторами 12 тем меньше, чем больше входной сигнал модулятора 16, поступающий с выхода 25 уз;ла 18.. .

При увеличении, например, амплитуды выходного ВЧ-сигнала нагрузки 22 напряжение на резисторе 32, сравниваемое с опорным напряжением стабилитрона 31, возрастает ,; что приводит к увеличению тока базы и коллектора транзистора 30. Это в )свою очередь вызывает уменьшение

тока базы транзистора 26, который задан резистором 28 и напряжением стабилитрона 29. Уменьшение тока бдзы транзистора 26 приводит к з уменьшению величины его коллекторното тока- тока уставки, - с которым сравнивается ток дросселя,13, протекающий по датчику 17. Уменьшение величины уставки опорного тока обуславливает увеличение входного сигнала модулятора 16, поступающего с выхода 25 узла 18. Это приводит -к уменьшению длительности импульсов управления транзисторов 12 и снижению величины выходного напряжения стабилизатора. Электронная лампа 22 подзакрывается, что позволяет удержать амплитуду выходного ВЧ-сигнала в заданных границах стабильности.

0 При увеличении, например входного . напряжения питания стабилизатора воз растает ток дросселя 13, что приводит к увеличению сигнала управления модулятора 16. ,Длительность импульсов

5 управления транзисто| ами 12 уменьшает, ся и, тем самым, компенсируете приращение входного напряжения, ар величина выходного напряжения удерживается в заданных границах стабильности. При отсутствии напряжения на резисторе. 32 (режим короткого замыкания в нагрузке или режим включения устройства) транзистор 30 полностью закрыт, в связи с чем ток уставки полностью определяется величина

сопротивления резистора 28 и напряжения стабилитрона 29, задающих ток базы транзистора 2б. Поэтому как ток короткого замыкания, так и ток включения стабилизатора не превышают на перед заданной величины.

Предлагаемый способ стабилизации выходного напряжения,- импульсного стабилизатора,, кроме повышения устой- чивости стабилизатора, автоматически обеспечивает ограничение величины пускового тока и тока короткого замыкания, что повышает надежность импульсных стабилизаторов. Кроме того, он позволяет осуществить автоматическое согласование уровня выходного напряжения стабилизатора с параметрами нагрузки по критерию величины контролируемого параметра нагрузки. В частном,случае это позволяет суг щественно снизить паразитную амплитудную модуляцию выходного ВЧ-сигнала электродного усилителя, питаемого от ;импульсного стабилизатора.

Формула изобретения

1.Способ стабилизации выходного напряжения ИМПУЛЬСНОГО стабилизатора, содержащего индуктивно-емкостный фильтр, путем изменения длительности импульсов управления регулирующим элементом в функции прира|Дения выходного напряжения относительно опорного, отличающийся тем, .что,, р целью повышения стабильности выходного напряжения и устойчивости стабилизатора, длительность импульсов управления регулирующим эле ментом изменяют в функции приращения тока дросселя фильтра относитель.но опорного тока, уставку изменйют в функции приращения выходного напряжения относительно опорного.

2.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности стабилизатора, величину уставки опорного тока ограничивают сверху.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического согласования величины выходного напряжения стабилизатора с параметрами нагрузвеличину уставки опорного тока

ки,

изменяют в функции приращения напряжения, пропорционального величине контролируемого параметра нагрузки относительно опорного напряжения.

. Устройство для осуществления способа по пп, 1-3, содержащее , мостовой преобразователь с двумя полностью и двумя не полностью управляемями транзисторами, выходной трансформатор; мoдyляtop управляющих импульсов, подключенный своим выходом к базам полностью управляемых транзисторов, индуктивноемкостной фильтр,

подключенный к входу стабилизатора вместе с анодом коммутирующего диода, катод которого и второй вывод конденсатора фильтра под соединены к средней точке первичной обмотки выходного трансформатора, о т -, .личающееся тем, что в него введен сравнения токов дросселя фильтра и опорного, выполненный в виде управляемого токостабилизируюшего блока, один вход которого подключен к датчику тока дросселя,другой управляемы.й вход, к выходу узла сравнения напряжений опорного и пропорционального контролируемому параметРУ нагрузки, а выходом подсоединен к входу модулятора управляющих импульсов. .

Источники информации, принятые во внимание при экпертизе

1. Авторское свидетельство СССР if , кл. G 05 F }/6k, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке If 255706V.. кл. G 05 F 1/61., 12.12.77.

(/5х

Фи1.1