Компенсационно-параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/16 

(5) КОМПЕНСАЦИОННО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к импульсным ста 4 билизаторам постоянного напряжения.

По основному авт. св. If известен компенсационно-параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно в питающую шину силовой транзистор и дроссель LCD-фильтра, между общей точкой которых и общей шиной включен дИрд фильтра, конденсатор которого соединен с выходными выводами, соединенными с входом резисторного делителя напряжения, средняя точка которого соединена с одним:.из входов сравнивающего усилителя, другой вход которрго соединен с источником опорного напряжения, интегрирующую цепочку из последовательно соединенных двух резисторов и конденсатора, включенную между питающими шинами, пороговый блок, один из входов которого соединен с общей точкой конденНАПРЯЖЕНИЯ

сатора, и одного из резисторов интегрирующей цепочки, а выход - с входом согласующего усилителя, рдИим выходом подключенного к управляющему входу силового транзистора, замыкающий транзистор, коллектор которого соединен с общей точкой резисторов интегрирующей цепочки, а эмиттер с общей шиной, дополнительный инfQ тегрирующий преобразователь, входы которого подключены к выходу сравнивающего усилителя и к общей точке дросселя и диода LCD-фильтра, а через дополнительно введенный резисJS тор соединен с другим входом порогового блока и коллектором дополнительного введенного транзистора, эмиттером соединенного с общей шиной, а базой - с другим выходом согласую20 щего усилителя, с которым соединена база замыкающего транзистора l.

Однако период модуляции (Т) этого стабилизатора связан с величиной (UH) и опревыходного напряжения деляется выражением где U(,p,B,R2 и С - параметры эпементов схемы. Из приведенного вь(ражения видно, что если напряжение (ii изменяется в значительных пределах, когда, например, стабилизатор является регулируемым, то в значительных пределах изменяется и период модуляции. По-. Ькольку сглаживающий фильтр обычно расчитывается на нижний предел частоты модуляции, то он в этом случае будет иметь большие массу и габариты. При малых значениях U., период может достигать недопустимо большой величины. По указанным причинам диапазон регулирования выходного напря жения импульсного стабилизатора ограничен. Цех1ь изобретения - расширение пре делов регулирования выходного напряжения стабилизатора путем стабилизации частоты модуляции. Поставленная цель достигается тем что в кЬмпенсационно параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения по авт св. № б57- 22 в пороговый блок введен дополнитель ный вход, под а1юченный через введенный резистор к выходу сравнивающего усилителя, а через переход коллектор эмиттер введенного транзистора - к общей шине, причем база этого транзистора подключена к выходу согласующего усилителя. На фиг. 1 приведена схема импульс ного стабилизатора-, на фиг. 2 - граф ки поясняющие его работу Стабилизатор содержит силовую масть и схему управления. Силовая часть состсмт из силового транзистора 1 и LCD-фильтра, состоящего из диода 2, дросселя 3 и конденсатора 1. Схема управления включает в себя сравни8аюи4ий усилитель (СУ) 5, двухвходовый интегрирующий преобразователь (ИП) 6 , трехаходовый пороговый элемент Э 7, согласующий усилитель 8 и интегрирующую цепочку из конденсатора 9 и резисторов 10 и 11. К входным клеммам СУ подключены источник 12 опорного напряжения и средняя точка резисторного делителя выходного напряжения U из резисторов 13 и &ЙХОД СУ 5 подключен к входу 15 ИП 6. Вход 16 ИП подключен 9 б4 параллельно диоду 2 LCD-фильтра. Выход ИП через резистор 17 подключен к инверсному входу ПЭ 7. Параллельно этому входу ПЭ включен замыкающий транзистор 18. К одному из двух неинверсных входов ПЗ подсоединен конденсатор 9 интегрирующей цепочки. К точке соединения резисторов 10 и 11 подсоединен замыкающий транзистор 19. К другому, дополнительному неинверсивному входу. ПЭ через резистор 20 подключен вход СУ 5, параллельно этому входу подключен дополнительный замыкающий транзистор 21. Базы замыкающих 18, 19 и 21 и силового 1 транзисторов подключены к выходам согласуюидего усилителя 8, Этот усилитель согласует по мощности и полярности выход ПЭ и управляющие цепи транзисторов 1, 18, 19и21. При отрицательном напряжении на выходе ПЭ транзисторы 1 и 18 открыты, а транзисторы 19 и 21 заперты, при положительном наоборот. ПЭ имеет один порог срабатывания (Ucp), равный нулю, другой (-Ulp) отрицательный {фиг. 2а). /г. Характеристика ПЭ (фиг. 2а) показана для сигналов на неинверсных входах. Стабилизатор работает следующим образом. В интервале времени t, когда ПЭ находится в состоянии, соответствующем нижней ветви его характеристики (фиг« 2а), силовой транзистор 1 и замыкающий транзистор 18 открыты, а замокающие транзисторы 19,и 21 заперты. На входе ПЭ действует напряжение Uc конденсатора 9 интегрирующей цепочки положительной полярности и выходное напряжение Ujj СУ отрицательной полярности. Эти напряжения определяются выраже МТм Uq -KlUon-nUH), где С - емкость конденсатора 9} иRJ- сопротивления резисторов 10 и 11 соответственно; напряжение питания стабилизатора;коэффициент усиления СУ; опорное напряжение/ коэффициент передачи делителя напряжения, состоящего из редис торов 13 и 1). 595 Изменение напряжения на выходе ИИ в интервале t происходит согласно уравнению t и,и)--.(и„„-а.иц)а1,(5) о где od - коэффициент передачи ИП. Временные диаграммы напряжений Ug и и приведены на фиг. 26 и Во Пока напряжение U по величине остается меньше напряжения Uy, суммарный сигнал на инверсных входах ПЭ имеет от|эицательный знак, состояние ПЭ не изменяется. Когда в момент времени напряжение DC достигает значения U у, т.е. наступает равен1 1-М -°ПЭ срабатывает, через согласующий усилитель запирает транзисторы 1 и 18 и отпирает транзисторы t9 и 21. Формирование интервала t, закончено. Напряжение на выходе ИП при равно..t, , HiU- U;p-o6j Un-k(Uon-«UH)at.( Конденсатор 9 через резистор 1 и открытый транзистор 19 разряжается до нулевого напряжения. На входе (ин версном) ПЭ действует только выходное напряжение ИП, которое, начиная с момента , изменяется под дейст вием выходного напряжения СУ в соответствии с выражением t и„(,) ин1М4об|к.иоп-пиц)31. (6) . Когда напряжение U, по абсолютной величине достигает значения , ПЭ срабатывает, через согласующий усилитель запирает транзисторы 19 и 21 и отпирает транзисторы 1 и 18. Формирование интервала t законче-но. Далее процесс циклически повто.ряется. В момент срабатывания ПЭ (. имеем н1ЧН,)-и„1т) и„(1,)(ио,,.. а) где + t2 - период модуляции. Из вырау ений (5) и (7) получаем :,т jU,di kJiOjj -nUjJt. (8) оо б Это соотношение повторяет соотношение между Un; t, и Т, реализуемое схемой управления стабилизатора, являющегося предметом основного изобретения, выходное напряжение стабилизатора в этом случае не зависит от напряжения питания и обеспечивается стабилизация по току нагрузки и по другим дестабилизирующим факторам. Период модуляции Т определим из уравнений () и (8). Решая их совместно с учетом собтношения (2),по(V iv UyliO. Отсюда (} где и -I Uudt - среднее на период модуляции значение выходного напряжения СУ.: Если уровень пульсаций напряжеПИЯ UM мал и Uu(t)Uif, то ,)C. Из этого выражения видно, что период модуляции предлагаемого стабилизатора зависит только от параметров интегрирующей цепочки и не зависит от значений входного и выходного напряжений. Поэтому выходное напряжение стабилизатора можно регулировать в широких пределах, не ухудшая его работу. Это выгодно отличает предлагаемую схему от существующей. При высоком уровне пульсаций напряжения Uu для улучшения работы стабилизатора в схему управления между выходом СУ и входом ПЭ можно включить небольшой фильтр. Таким образом, в результате предлагаемого усовершенствования импульсного стабилизатора без ухудшения качества стабилизации и заметного усложнения схемы появляется возможность регулирования выходного напряжения в широком диапазоне. Применение предлагаемого стабилизатора целесообразно в тех случаях, когда наряду с высоким КПД и высоким качеством стабилизации требуется обеспечивать регулирование выходного напряжения в больших пределах, например при построении универсаль-. ных высокостабильных регулируемых источников питания измерительных устройств, а также при построении

программируемых источников напряжения.

Формула изобретения

Комленсациокно- параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения по авт. св. № , отличающийся тем, что, с целью расширения пределов регули/рования выходного напряжения, в по5497б8

роговый блок введен дополнительный вход, подключенный через введенный резистор к выходу сравнивающего усилителя, а через переход коллектор5 эмиттер введенного транзистора - к общей шине, причем база этого транзистора подключена к выходу согласующего усилителя.

Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 05 F 1/56, 1976.