Стабилизированный источник постоянного напряжения

 

1. СТАБИЛИЗИРОВАЗаНЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯНЙОГЬ ШШРЯЖБШЯ, содержащий последовательно вклиненные входной фильтр/ peryflitpyehebtft инвертор, ; вьтрямитель и выходной фильтр, широтно-импульсный модулятор, вход кото- porb соединен с ВЫХОДОМ:измеритель- ; ного усилителя, а выход -, с управл яюш№1м входом регулируемого инвер-. тора, формирователь сйгнгша рассогласования , вход котосюго подключен к выходу выходного фкльтра, о т л ич а ю щ и и с я тем, чг1го, с цёлыо повьтюнияг эффективности подавления .пульсаций от входной сети при обеспечении устойчивости в iimppKOM диеина .зоне изменения сетевого напряжений и нагрузочного тока, в него введены блок разв.язки по постоянному току/ конденсаторный йогнт и два преобразователя напряжения в ток, а ц мери;тельный усилитель выполнен с частотнозависимым контуром Отрицательной обратной связи, п)ричеМ вход блока развязки по постоянй л току соединен с выходом выпрямителя, конденсаторный юунт включен на выходе формирователя сигнала рассогласования,выходные цепи блока развязки по постояннсму току и формирователя сигнала рассогласования Подключены к неинвертируюцему входу измерительного усилителя непосредственно, а к инвертирующему входу -.через соответству .ющие преобразователи напряяюйия .в ток. 2. Стабилизированный источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с Я; теКу Что частотнозависимый контур отрицательной обратной связи измерительного усилителя состоит из вкЛюяЕенных последовательно между выходом и инвертирующим входом двух кондеиоатоР .ОВ, общая точка которых через резис тор соединена с неинвертиру о1цим входом .,

СОЮЗ С08ЕТСННХ

ОЗ,ИЦ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ COCP

ПО ДЕЛАМ ИЭОВРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ (21) 3393304/24 07 (гг) 04.О1.82 (46) 15»06 ° 83. Бал» В 22 (72) O .Ä. Летический, В.Г. Павлов, Б.Я. Павленко, С.A. Мусаелян и A.A. Мацков . (53) 621.;316.722. 1 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 754395, кл» G 05 F 1/64» 1978.

2. Мкртчян Ж.А. Электропитание электронно-вычислительных маюин. М., Энергия, 1980» с. 24-25, рис.2.3,а. (54)(57} 1.. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ЪЗСТОЧ

:. НИК .ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержа щий последовательно вкэпаченные входной фильтр, регулируемый иивертор, выпрямитель и выходной фйлътр» щиротно-импульсный модулятор., вход кото.рого соединен с выходой Измерительного усилителя, а выход -,с управ ляющим входом регулируемого инвертора, формирователь смгнала рассогласованйя» вход которого подключен: к ВыхОду выходного фильтра» О т л и» ч а: ю шийся тем, что, с целыа . новышения эффективности подавления .пульсаций от входной сети при обеспечении устойчивости В вироком.диапа.зоне изменения сетевого напряжения (Ю (11) °

3(Я) G 05 F 1 64) Н 02 М 3 28 к нагрузочного тока, в него введены блок развязки по постоянному току» конденсаторный ыунт и два преобразователя напряжения в ток, à Измери тельный усилитель вмполнен с частотнозависимым контуром отрицательной обратной связи, причем вход блока развязки по постоянному току соединен с выходом-выпрямителя, конденсаторный шунт включен на выходе 4ермирователя сигнала расСогласования,выходные цепи блока развязки по постоянному току и формирователя сигнала рассогласования подключены к неиивертирувщему входу измерителъного усилителя непосредственно, а к иивертирувщему входу - через соответ- I ствующие преобразователи напряаейия .в ток.

2. Стабилизированный источник по и. 1 отличающи йся тем„ что частотноэависммый контур отрицательной обратной связи измеритель- Я ного усилителя ссстоит из вкл)0ченных последовательно между выходом и инвертирующим входом двух конденсаторов, общая точка которых через pesac тор соединена с неинвертируэ)щим входом.

Г *

1023311

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения, выполненный на основе последовательно включеннных регулируемого инвертора, выпрямителя и выходного фильтра и имеющий, кроме того, формирователь сигнала рассогласования, выход которого через измерительный усилитель соединен с цепями смещения транзисторов регулируемого инвертора Г 1 °

Недостаток известного устройства связан с невысоким КПД, обусловлен- 15. ным тем, что стабилизация выходного напряжения производится путем изменения падений напряжения на эмиттерколлекторных переходах транзисторов.

Наиболее близким к предлагаемому Я изобретению является стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные входной фильтр, регулируемый инвертор, выпрямитель и выходной фильтр g5 широтно-импульсный модулятор, вход которого соединен с выходом измерительного усилителя, а выход — c уп-, равляющим входом регулируемого инвестора, формирователь сигнала рассогласования, вход которого подключен к выходу выходного фильтра, а выход к входу измерительного усилителя (2).

Особенностью источников питания, включающих в себя инвертор с широтно-импульсным регулированием, является обязательное применение в составе выходного фильтра накопительного дросселя с большой величиной индуктивности для обеспечения безобрывности тока. В противном случае на 4О выходе источника. имеют место значительные пульсации с частотой преобразования и возникают предпосылки к его самовозбуждению. Однако бодьшая индуктивность накопительного дроссе- 45 ля делает источник инерционным и вносит черезмерный фазовый сдвиг в канале обратной связи. В связи с этим в условиях гарантированного сохранения устойчивости функционирования 5п подавление пульсаций от входной сети становится весьма затруднительным.

Цель изобретения - повышение эффективности подавления пульсаций от входной сети при обеспечении устойча- 5 вости источника в широком диапазоне изменения сетевого напряжения и на» грузочного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источ- 69 ник постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные входной фильтр, регулируемый инвертор, выпрямитель и выходной фильтр, широтно-импульсный модулятор, вход ка-,орого соединен с выходом измерительного усилителя, а выход — с управляющим входом регулируемого инвертора, формирователь сигнала рассогласования, вход которого подключен к выходу выходного фильтра, введены блок развязки по постоянному току, конденсаторный шунт и два преобразователя напряжения в ток, а измерительный усилитель выполнен с частотнозависимым контуром отрицательной обратной связи, причем вход блока развязки по постоянному току соединен с выходом выпрямителя, конденсаторный шунт включен на выходе формирователя сигнала рассогласования, выходные цепи блока развязки по постоянному току и формирователя сигнала рассогласования подключены к неинвертирующему входу измерительного усилителя непосредственно, а к инвертирующему входу — через соответствующие преобразователи напряжения в ток.

Кроме того, частотнозависимый контур отрицательной обратной связи измерительного усилителя состоящий из включенщях последовательно между выходом и инвертирующим входом двух конденсаторов, общая точка которых через резистор соединена с неинвертирующим входом.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного стабилизированного источника постоянного напряжения.

Силовой тракт устройства составляют последовательно включенные вход- ной фильтр 1, регулируемый инвертор

2, выпрямитель 3 и выходной фильтр 4, Органом управления является широтноимпульсный модулятор 5, вход которого соединен с выходом измерительного усилителя б, а выход — с управляющим входом регулируемого инвертора Z. К выходу выходного фильтра 4 подключен вход формирователя 7 сигнала рассогласования с внутренним опорным элементом. С выходом выпрямителя 3 соединен вход блока 8 развязки по постоянному току, реализованный, например, с использованием двух конденсаторов. Конденсаторный шунт 9 включен на выходе формирователя 7 сигнала рассогласования. Выходные цепи блока 8 развязки по постоянному току и формирователя 7 сигнала рассогласования подключены к неинвертирующему входу измерительного усилителя б непосредственно, а к инвертирующему входу — соответственно через преобразователи 10 и ll напряжеиия в ток.

Измерительный. усилитель 6 выполнен с частотноэависимым контуром 12 отрицательной обратной связи, представляющим собой разветвитель сигналов. В состав контура 12 входят

1 включенные последовательно между выТираж 874 Подписное

ВНИИПИ Заказ 4212/3 3

Филиал ППП ".Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ходом и инвертирующим входом усилителя 6 конденсаторы 13 и 14, общая точка которых через резистор 15 соединена с неинвертирующим входом.

Устройство работает следующим образом.

Входной фильтр 1 обеспечивает защиту входной (первичной) питающей сети от пульсаций, вызванных импульсной работой регулируемого инвертора

2 Регулируемый инвертор 2 преобра- 30 зует напряжение постоянного тока в последовательность раэнополярных импульсов, длительность которых задается по управляющему входу широтно-импульсным модулятором 5. Выпрямитель

3 создает на своем выходе последовательность однополярвых импульсов.

Выходной фильтр 4 запасает энергию и выделяет постоянную составляющую последовательности выходных импульсов о .выпрямителя 3. Напряжение на выходе источника стабилизируется методом широтно-импульсной модуляции с помощью канала обратной связи, образованного формирователем 7 сигнала рас-у5 согласования, измерительным усилителем б,.и широтно-импульсным модулятором 5. Формирователь 7 сравнивает выходное напряжение источника с внутренним опорным напряжением и выра.батывает сигнал рассогласования (ошибки). Усилитель 6 усиливает этот сигнал до необходимой величины. Модулятор 5 формирует импульсы длительностью, пропорциональной выходному напряжению усилителя б, в результате чего обеспечивается стабилизация напряжения на выходе источника.

Выходной фильтр 4, включающий в себя накОпительный дроссель с большой величиной индуктивности, вносит 40 существенный фазовый сдвиг у составляющих .сигнала инвертора 2, вызванных Пульсациями напряжения входной сети. Исключение в канале отрицательной обратной связи пеРеменной сос- 45 тавляющей сигнала выходного фильтра

4 достигается с помощью конденсаторного шунта 9. Для обеспечения подавления пульсаций на выходе источника, вызванных пульсациями напряжения 50 входной сети, с помощью блока 8:развязки по постоянному току выделяется переменная составляющая выходного напряжения выпрямителя 3. Следовательно, для стабилизации выхОдного напряжения источника в канале обрат ной связи используется только постоянная составляющая напряжения формйро-. вателя 2 сигнала рассогласования, а для подавления пульсаций от входной сети .- только выходное напряжение блока 8 развязки по постоянному току.

С целью обеспечения возможности линейного суммирования и усиления сигналов как постоянного, так и переменного тока в канале обратной связи одним измерительным усилителем бр ° выходы формирователя 7 сигнала рассогласования и блока 8 развязки по постоянному току отделены друг от друга .и от инвертирующего входа измерительного усилителя б преобразова-, телями напряжения в ток 10 и 11.

Коэффициент усиления по постоянному току в канале обратной связи очень велик и определяется коэффици

-ентом усиления измерительного усилителя 6. Сигнал низкочастотных пульсаций от входной сети. также существенно усиливается в данном канале вследствие того„ что контур 12 отрицательной обратной связи усилителя 6 формирует амплитудно-частотную характеристику со спадом - 40 дБ/дек.

B то же время измерительный усилитель 6 подавляет сигнал частоты преобразования вследствие емкостной связи между выходом и инвертирующим входом, образованной последователь ным соединением конденсаторов 13 .и

14 ° ! Таким образом, в предложенном источнике постоянного напряжения с широтно-импульсным регулированием исключено влияние выходного фильтра

4 на амплитудно-фаэовую характеристику канала обратной связи. B результате выбор параметров выходного фильтра 4 можно производить, только исходя из требований подавления пульсаций частоты преобразования беэ учета требований по обеспечению устойчивости источника. Т.е,ресли необходимо высокое подавление пульсаций частоты преобразования, выходной фильтр 4 может быть выполнен многозвенным.

В предлагаемом источнике постоянного напряжения предусмотрена возможность формирования требуемой амплитудно-фаэовой характеристики канала обратной связи с учетом подавления пульсаций от входной сети и сохранения устойчивости источника. При этом эффективное подавление пульсаций от входной сети наблюдается в широком диапазоне изменения сетевого напряже ния и нагруэочного тока.