Стабилизированный источник питания

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий импульсный регулятор напряжения, вход питания которого подключен к входш м клеммам , а выход через сглаживаюций льтр подключен к выходным клеммгил. между которыми включена цепь из последовательно соединенных параллельного стабилизатора напряжения и датчика тока, выход которого через фазокорректирующую цепь соединен с первым входсйм усилителя обратной связи, выход которого через модулятор имрины импульсов подключен к входу управления импульсного регулятора напряжения, и источник опорного напряжения, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных характеристик, в него введены пороговое устройство и ключ, причем вход порогового устройства подключен к выходу датчика тока, а выход к управляющему входу ключа, который (Л включен между выходом источника опорного напряжения и ВТОЕ«М входом усилителя обратной связи.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СИИ ВЮ

РЕСПУБЛИК

093 (И) 3 605K 1 58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

@ ф

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . "

Н ABTOPCNIRlV СВИДКтВЪстви (2i) 3412955/24-07 (22) 29.03.82 ,146l 15 ° 08.83.Бюл. 9 30 (72) Г.И.Иартыщенко и A.M.Còð ëüöîà (53) 621. 316. 722. 1 (088. 8) (56) 1. Типаев В.В., Шубаев Ю.H.

Транзисторный стабилизатор напряжения с .регулированием по цепи переменного тока. - В сб. Электронная техника в автоматике. Под ред.)Ю.И.Конера. И., ".Радио и связь", 1981, вып. 12.. c. 195-.200.

2. Заявка ФРГ 9 2519446, кл. 6 05Р 1/60, 19?6. (54).(57) CmammmOSAHmN

ПИТАНИЯ, содержащий импульсный регулятор напряжения, вход питания которого подключен к входным клеммам, а выход через сглаживающий фильтр подключен к выходным клеммам, между которыми включена цепь из последовательно соединенных параллельного стабилизатора напряжения и датчика тока, выход которого через фазокорректирующую цепь соединен с первым входом усилителя обратной связи, выход которого через моду- лятор ширины импульсов подключен к входу управления импульсного регулятора .напряжения, и источник опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, ито, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных характеристик, в него введены пороговое устройство и ключ, причем вход порогового устройства подключен к выходу датчика тока, а выход к управляющему входу ключа, который включен между выходом источника опор фф ного напряжения и вторым входом уси- лителя обратной связи. (1035590

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в стабилизированных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный источник питания, содержащий входной преобразователь напряжения, полупроводниковый выпрямитель, сглаживающий фильтр и параллельный стабилизатор напряжения<1).

Недостатком известного устройст- 10 ва является низкий КПД при изменении входного напряжения и сопротивления нагрузки, что обусловлено выбранным способом стабилизации напряжения за счет линейного параллельного стаби15 лизатора напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизированный источник питания, содержащий импульсный регулятор напряжения, вход питания которого подключен к входным клеммам, а выход через сглаживающий фильтр подключен к выходным клеммам, параллельно кото рым включена цепь из последовательно соединенных параллельного стабилизатора напряжения и датчика тока, выход. .датчика тока через фазокорректирующую цепь соединен с входом усилителя обратной связи, выход которого через модулятор ширины импульсов подключен 130 к входу управления импульсного регуля тора напряжения, и источник опорного напряжения.

Недоста.тками, известного устройстваЗ5 являются низкая надежность и большиЕ массогабаритные характеристики. Указанные недостатки обусловлены тем, что при включении стабилизированного источника питания или при сбросе íà- 40 грузки увеличивается ток, протекающий через параллельный стабилизатор напряжения. Причем его величина может достигать максимальной величи« ны тока нагрузки, что значительно превышает номинальный ток параллельного стабилизатора напряжения. В связи с этим параллельный стабилизатор напряжения должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки, что требует увеличения массогабаритных характеристик всего источника питания.

В то же время увеличение тока через параллельный стабилизатор напряжения носит импульсный характер, а длительность процесса определяется посто55 янными времени сглаживающего фильтра и фазокорректирующей цепи. Наличие импульсного тока через параллельный стабилизатор напряжения приводит к значительному перепаду мощности рас- 60 сеивания и как следствие, к значительному-перепаду температуры, что снижает надежность параллельного стабилизатора и всего стабилизированного источника питания в целом. 65

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение массогабаритных характеристик. указанная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий импульсный регулятор напряжения, вход питания которого подключен к входным клеммам а выход через сглаживающий фильтр подключен к выходным клеммам, между которыми включена цепь из последовательно соединенных параллельного стабилизатора напряжения и датчика тока, выход которого через фазокорректирующую цепь соединен с первым входом усилителя обратной связи, выход которого через модулятор ширины импульсов подключен к входу управления импульсного регулятора напряжения„ и источник опорного напряжения, введены пороговое устройство и ключ, причем вход порогового устройства подключен к выходу датчика тока, а выход к управляющему входу ключа, который включен между выходом сточника опорного напряжения и вторым входом усилителя обратной связи.

На чертеже приведена струКтурйая схема стабилизированного источника пих а ни я, где. 1 - импульсный регулятор напряжения, 2 — сглаживающий фильтр, 3 — параллельный стабилизатор напряжения, 4 . †. датчик тока, 5 -. фазокорректирующая цепь, 6 — усилитель обратной связи, 7 - модулятор ширины импульсов, 8 - источник опорного напряжения, 9 - пороговое устройство, 10 — ключ.

Стабилизированный источник питания, приведенный на .чертеже содержит импульсный регулятор напряжения 1, вход питания которого подключен к входным клеммам, а выход через сглаживающий фильтр 2 к выходным клеммам. Параллельно выходным клеммам включены последовательно соеди ненные параллельный стабилизатор напряжения 3 и датчик тока 4. Выход датчика тока 4 соединен через фазокорректирующую цепь 5 с первым входом усилителя обратной связи б и со входом порогового устройства 9. Выход порогового устройства 9 подключен к входу управления ключа 10,который включен между источником опорного напряжения 8 и вторым, входом усилителя обратной связи 6. Вы ход усилителя обратной свящи б соединен с входом модулятора ширины импульсов 7, выход которого подключен к входу управления импульсного регулятора напряжения 1.

1035590

Устройство работает следующим образом.

В статйческом режиме работы стаби-, лизация выходного напряжения источника питания осуществляется параллельным стабилизатором напряжения 3. 5

Высокие стабилизирующие и фильтрующие свойства параллельного стабилизатора напряжения 3, а также высокий

КПД-обеспечиваются за счет импульсной системы регулирования, поддерживающей постоянным ток через параллельный стабилизатор напряжения 3.

Стабилизация тока через параллельный стабилизатор 3 осуществляется следующим образом. С датчика тока 4 сигнал поступает через фазокорректирующую цепь 5 на первый вход усилителя обратной связи б, на второй вход которого через открытый ключ 10 подается напряжение от источника опорного напряжения 8. Сигнал рассогласования с выхода усилителя обратной связи б поступает на модулятор ширины импульсов 7, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы с постоянным периодом следования и с переменной длительностью. Модулятор шири ны импульсов 7 управляет работой имнульсного регулятора напряжения 1,, который преобразовывает постоянное входное напряжение в переменное пря- 3Q моугольное напряжение. Сглаживающий

Фильтр 2, установленный на выходе импульсного регулятора напряжения 1, преобразовывает .переменное прямоуголь ное напряжение в постоянное, вели- 35 чина которого зависит от величины входного напряжения,.и от скважности импульсов управления. Обратная связь организуется ТаКНМ образом, чтобы при увеличении тока через датчик

I тока 4 уменьшалась скважность импульсов управления, что приводит к уменьшению напряжения на выходе сглаживающего Фильтра 2 и уменьшению тока через параллельный стабилизатор напряжения- 3. Пороговое устройство 9 . в статическом режиме работы поддерживает ключ 10 в открытом состоянии и не оказывает влияние на работу источника питания. Фазокорректирующая цепь 5 предназначена для обеспечения 50 устойчивой работы импульсной системы стабилизации тока через параллельный стабилизатор напряжения,3 и имеет, как правило, постоянную времени в несколько раэ превышающую постоянную 55 времени сглаживающего фильтра 2.

При включении стабилизированный источник питания работает следующим образом. На первом этапе, когда .выходное напряжения не достигло своего 6О номинального значения ток через параллельный стабилизатор напряжения 3 равен нулю, пороговое устройство 9 поддерживает ключ 10 в открытом состоянии,.а импульсы управления на вы- 65 ходе модулятора ширины импульсов 7 имеют максимальную длительность.

На втором этапе выходное напряжение достигает своего номинального эначения и дальнейшее его увеличение ограничнвается за счет увеличения тока через параллельный стабилизатор напряжения 3. Когда ток через параллельный стабилизатор напряжения 3 достигает своего номинального значения импульсная система регулирования не может мгновенно изменить свое состояние за счет инерционности фаэокорректирующей цепи 5 и сглаживающе- го фильтра 2. Поэтому ток через па- раллельный стабилизатор напряжения 3 продолжает увеличиваться.

При увеличении тока через параллельный стабилизатор напряжения 3 растет выходное напряжение на выходе датчика тока 4. Как только выходное напряжение датчика тока 4 достигает порога срабатывания порогового устройства 9 мгновенно срабатывает пороговое устройство 9 и запирает ключ

10. Это приводит к пропаданию импульсов. управления на выходе модулятора ширины импульсов 7, и как следствие, к пропаданию напряжения на входе сглаживающего фильтра 2. При этом ток через параллельный стабилизатор напряжения 3 протекает за.счет энер гни запасенной в сглаживающем фильтре 2. По мере уменьшения энергии сгла .ивающего фильтра..2 начинает уменьшаться ток через параллельный стабилизатор напряжения,3, что приводит к уменьшению выходного напряжения датчика тока 4. Как только выходное напряжение датчика тока 4 достигает порога отпускания порогового устройства 9 мгновенно срабатывает пороговое устройства 9 и открывает ключ 10. Это приводит к появлению импульсов управления на выхо- де модулятора ширины импульсов 7.

Причем длительность импульсов управ-. ления на выходе модулятора ширины импульсов 7 меньше первоначальной, так, как за время запертого состояния ключа 10 сигнал на первом входе усилителя обратной связи б изменил свое значение с постоянной времени фазокорректирующей цепи 5. Если при этом импульс управления на выходе модулятора ширины импульсов 7 превышает по длительности требуемый, то ток через параллельный стабили- затор .напряжения 3 опять начинает увеличиваться. Это приводит к срабатыванию порогового устройства 9 и по. вторению всего цикла работы. После нескольких циклов срабатывания порогового устройства 9 импульсы управления на выходе модулятора ширины импульсов 7 достигают требуемой длительности, а ток через параллельный стабилизатор напряжения 3 поддерживается на номинальном уровне. При

1035590

Составитель О.овсянникова

Техред И.Гайду Корректор И. Ватрушкина.

Ред4куор Г.Гербер

Подписное

Заказ 5832/49 Тираж 874

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 этом пороговое устройство 9 и ключ 10 не оказывают влияния на работу источника питания в статическом режиме.

При сбросе нагрузки.источник питания работает Следующим образом.

Сброс тока нагрузки ведет к увеличению тока через параллельный стабилизатор напряжения 3. Увеличивается выходное напряжение датчика тока 4, то приводит к срабатываниЮ пороговО го устройства 9, которое запирает : 0 ключ 10. Это приводит к пропаданию импульсов управления на выходе модулятора ширины импульсов 7. Выходное напряжение поддерживается только за счет энергии, запасенной в сгла- 15 живающем Фильтре 2. Как только ток через параллельнйй стабилизатор напряжения 3 уменьшится таким образом, что выходйое напряжение датчика тока 4 достигнет порога отпускания порогового устройства 9, схема возвра» щается к своей исходной структуре статического режима.

Таким образом, повышение надежности и улучшение массогабаритных характеристик в данном источнике питания достигается за счет уменьшения тока через параллельный стабилизатор напряжения при включенйи и сбросе нагрузки. Следует заметить, что ограничение тока через параллельный стабилизатор позволяет выполнять его на маломощной элементной базе, которая обладает лучшими частотными характеристиками по сравнению с мощной элементной базой. Это приводит к возможности улучшения Фильтрующнх свойств источника питания за счет расширения частотной полосы параллельного стабилизатора. Следует также заметить, что введение в источник питания нелинейной цепи коррекции, включающей в себя пороговое устройство и ключ, не замедляет процесса включения, так как время выхода на номинальный режим определяется параметрами Фаэокорректирующей цепи, В то же время, импульсный отбор мощности со входа при включении и при сбросе нагрузки позволяет сделать вывод о том, что данный источник питания в переходных процессах имеет более высокий КПД по сравнению с прототипом.

Стабилизнрованный источник питания находит широкое применение при построении высокоточных низковольтных источников питания радиоэлектронной аппаратуры.