Стабилизированный источник постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержапцй силовой канал,состоящий из первичного источника питания, пускового ключа , регулирующего элемента, к выходному электроду которого подключен одним из электродов коммутирующий диод, и LC-фильтра, выход которого соединен с клеммами для подключения нагрузки, канал обратной связи, включающий блок управления, сигнальный вход которого соединен с клe {мaми для подключения нагрузки, а выход с управляющим входом регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью демпфирования колебаний выходного напряжения при пуске, в него введены формирователь импульсов и одновибратор, причем вход формирователя импульсов соединен с выводами пускового ключа, включенного между выходным выводом регулирукицего элемента и входным потенциальным выводом LC-фильтра, а выход - с входом одновибратора, выход которого подключен к пусковому зходу блока управле (Л ния , первичный источник питания выполнен двухсекционным и крайним пос тенциальным выводом соединен непосредственно с входным электродом регулирующего элемента, а средним выводом - с другим электродом коммутирующего диода. i4 4: 00 О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ц ос

РЕСПУБЛИК.,SU„„I 104486

С 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ У . пР1 Н Р Д

ЙКЬЛИБТ:ЕЖА (21) 3583899/24-07 (22) 18.04.83 (46) 23.07.84. Бюл. и 27 (72) .Н.И.Зубарев, А.В.Седов и В.И.Степанов (71) Омский политехнический институт (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока. М., "Советское радио", 1980, с. 195-196, рис. 7.1.

2. Артамонов Б.И. и др. Источники электропитания радиоустройств. М., Энергоиздат, 1982, с. 176, рис. 5.29. (54) (57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий .силовой канал, состоящий из первичного источника питания, пускового ключа, регулирующего элемента, к выходному электроду которого подключен одним из электродов коммутирующий диод, и LC-фильтра, выход которого соединен с клеммами для подключения нагрузки, канал обратной связи, включающий блок управления, сигнальный вход которого соединен с клеммами ! для подключения нагрузки, а выход— с управляющим входом регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью демпфирования колебаний выходного напряжения при пуске, в него введены формирователь импульсов и одновибратор, причем вход формирователя импульсов соединен с выводами пускового ключа, включенного между выходным выводом регулирующего элемента и входным потенциальным выводом LC-фильтра, а выход — с входом одновибратора, выход которого подклю- Я чен к пусковому входу блока управления, первичный источник питания выпопнен днуксекдионнмм и крейиим потенциальным выводом соединен непосредственно с входным электродом ре- g гулирующего элемента, а средним выводом — с другим электродом коммутирующего диода.

1 1104

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного. электроснабжения потребителей, предрасположенных к выходу из строя при колебаниях питающего напряжения.

Известен стабилизированный источ,ник постоянного напряжения компенсационного типа с непрерывным регулированием, содержащий силовой канал, состоящий из последовательно включенных первичного источника питания, пускового ключа и регулирующего элемента, а также канал обратной связи, включающий в себя усилитель постоянного тока, сигнальный вход которого подключен к выходу резистивного делителя выходного напряжения, опорный вход — к выходу

„элемента опорного напряжения, а выход — к управляющему входу регулирующего элемента, и частотно-корректирующие конденсаторы, один из которых включен, например, между клеммами для подключения нагрузки, другой — параллельно одному из плеч делителя напряжения, а третий— в выходной цепи усилителя постоянно-. го тока (1).

Недостаток данного устройства, обладающего приемлемыми динамически30 ми характеристиками, связан с низким значением К?Щ, обусловленным значи. тельными потерями мощности в регулиРующем элементе.

Наиболее близким техническим реше- 5 нием к изобретению является стабилизированный источник постоянного напряжения компенсационного типа, но с импульсным регулированием, содержащий силовой канал, состоящий иэ последовательно включенных первичного источника питания, пускового ключа, регулирующего элемента и DLCфильтра, выход которого соединен с клеммами для подключения нагрузки, канал обратной связи, включающий в себя блок управления, сигнальный вход которого соединен с клеммами . для подключения нагрузки, а выход— с управляющим входом регулирующего элемента 3 23.

Указанное устройство характеризуется высоким значением КПД, однако ему свойственен недостаток, заключающийся в неудовлетворительных H (для ряда потребителей) динамических . характеристиках. При пуске (включе нии) известного стабилизированного

486 2 источника из-за наличия в нем упомянутого сглаживающего фильтра в нагрузке развивается колебательный процесс, который с учетом инерционности составных узлов (главным образом, того же фильтра) не успевает отрабатываться контуром обратной связи.

В результате чувствительные к колебаниям питающего напряжения полупроводниковые потребители могут выйти из строя °

Целью изобретения является демпфирование колебаний выходного напряжения в подобном источнике и, как следствие, обеспечение безаварийности ответственных потребителей.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий силовой канал, состоящий из первичного источника питания, пускового ключа, регулирующего элемента, к выходному электроду которого подключен одним иэ электродов коммутирующий диод, и ЬС-фильтра, выход которого соединен с клеммами для подключения нагрузки, канал обратной связи, включающий в себя блок управления, сигнальный вход которого соединен с клеммами для подключения нагрузки, а выход — с управляющим входом регулирующего элемента, введены формирователь импульсов и одновибратор, причем вход формирователя импульсов соединен с выводами пускового ключа, включенного между выходным выводом регулирующего элемента и входным потенциальным выводом 1.С-фильтра, а выход — с входом одновибратора, выход которого подключен к пусковому входу блока управления, первичный источник питания выполнен двухпозиционным и крайним потенциальным выводом соединен непосредственно с входным электродом регулирующего элемента, а средним выводом — с другим электродом коммутирующего диода.

На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизированного ис" точника постоянного напряжения; на фиг. 2,а-в — временные диаграммы сигналов на выходе источника, иллюстрирующие его работу при переходном процессе после пуска.

Силовой канал устройства состоит из последовательно включенных двухсекционного первичного источника 1 (фиг. 1) питания, транзисторного регулирующего элемента 2, пускового

110448

3 ключа 3, коммутирующего (развязывающего) диода 4, включенного между вы- . ходным электродом регулирующего элемента 2 и средним выводом первичного источника 1 питания, ЬС-фильтра 5, выход которого соединен с клеммами для подключения нагрузки. Канал обратной связи включает в себя блок управления (модулятор) с непоказанными на схеме делителем выходного 1р напряжения, элементом опорного на пряжения, элементом сравнения, задающим генератором, интегратором и компаратором. Сигнальный вход блока 6 управления соединен с клеммами для 15 подключения нагрузки, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента 2; В состав устройства. входят также формирователь 7 импульсов и одновибратор 8, причем вход форми- 20 рователя 7 импульсов соединен с выводами пускового ключа 3, а выход — с входом одновибратора 8, выход которого подключен к пусковому входу блока 6 управления. Позицией 9 на 25 схеме обозначена нагрузка стабилизированного источника постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

?Ipse замыкании пускового ключа 3 нижняя секция первичного источника 1 питания через коммутирующий диод 4 и ЬС-фильтр 5 подключается к нагрузке 9. Составляющая Ь„ напряжения на

35 нагрузке 9 изменяется во времени в соответствии с графиком„ изображенным на фиг. 2а. В момент замыкания пускового ключа формирователь 7 импульсов срабатывает и на его выхо- 40 де появляется остроконечный импульс напряжения, который после задержки его одновибратором 8 на интервал времени 0- „ запускает блок 6 управления и регулирующий элемент 2 ° При 45 этом через ЬС-фильтр 5 к нагрузке 9 подключается также и верхняя секция первичного источника 1 питания. Составляющая U напряжения на нагрузке 9 изменяется во времени в соответ"

50 ствии с графиком, изображенным на фиг. 2б. Результирующее напряжение на нагрузке 9 представляет собой сумму составляющих U u U от включения нижней и верхней секций первичного источника 1 питания. Изменение резуль55 тирующего напряжения U. на нагрузке 9 во времени происходит в соответствии с графиком, изображенным на 6 4 фиг. 2в. После подключения верхней секции первичногб исто анника 1 питания через регулирующий элемент 2 и ЬС-фильтр 5 к нагрузке 9 блок 6 управления начинает отслеживать изменение напряжения на нагрузке 9 и управлять работой регулирующего элемента 2 по принципу ШИМ с использованием отрицательной обратной связи максимально компенсирующей изменения напряжения на нагрузке 9. Напряжение ,с нагрузки 9, поступающее в блок 6 управления по его сигнальному входу, первоначально сравнивается с заданным постоянным напряжением для. выделения разности, пропорциональной отклонению напряжения на нагрузке 9 .от номинального. Затем полученное таким образом разностное напряжение усиливается и поступает на управляемый интегратор. Периодический сброс интегратора осуществляется от задающего генератора, работающего с постоянной частотой. На выходе интегратора периодически формируется пилообразное напряжение, крутизна нарастания которого прямо пропорциональна отклонению напряжения на нагрузке 9 от номинального. Пилообразное напряжение с выхода интегратора поступает на вход компаратора для сравнения с заданным постояннь!м напряжением.

Срабатывание. компаратора происходит в моменты равенства пилообразного и заданного напряжений. Таким образом, выходное напряжение компаратора представляет собой последовательность импульсов постоянной частоты, длительность которых обратно пропорциональна величине отклонения напряжения.на нагрузке 9. Эти импульсь! используются для управления регулирующим элементом 2.

Величина интервала задержки включения верхней секции первичного источника 1 питания 0-t выбирается, исходя из постоянной времени ЬСфильтра 5. Степень демпфирования колебательного процесса зависит от соотношения величин напряжений верх- ней и нижней секций источника !.

В результате использованного в предложенном устройстве поочередного подключения к нагрузке 9 двух секций первичного источника 1 питания происходит взаимная компенсация составляющих U и U выходного на"

1104486

Составитель Л.Морозов

Редактор С.Патрушева Техред С.Мигунова Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 5210/34 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óèãîðîä, ул.Проектная, 4 пряжения. В итоге величина максимального отклонения колебательного процесса в момент t оказывается значительно меньшей, чем при несекционированном вводе в работу первичного источника питания.