Импульсный стабилизатор напряжения

 

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий между входным и выходным выводами последовательно соединенные первый силовой ключ и LCD-фильтр, делитель напряжения, включенный параллельно выходным выводам , усилитель ошибки, инвертирующим входом соединенный с выходом делителя напряжения, источник опорного напряжения , включенный между неинверти рующим входом усилителя ошибки и общей шиной, компаратор широтно-импульсного модулятора, неинвертируйицим входом подключенный к выходу усилителя ошибки, генераторпилообразного напряжения, выходом напряжения пилообразной формы соединенный с инвертирующим входом компаратора широтноимпульс1|ого модулятора , отличающийся тем, что, с целью уменьшения амплитуды выброса выходного напряжения импульсного стабилизатора напряжения при сбросе тока нагрузки, в устройство введены триггер, логический элемент И, второй силовой ключ, резистор и импульсный узел в генераторе пилообразного напряжения, формирукяций импульс отрицательной полярности во время обратного хода напряжения пилообразной формы, причем информационный вход триггера соединен с выходом компаратора широтноимпульсного модулятора и первым входом логического элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, выход логического элемента И соединен с управляющим входом первого силового ключа, тактовый вход триггера подключен к импульсному узлу в генераторе пилообразного напряжения, инверсный выход триггера соединен с управляющим входом второго силового ключа, который последовательно с резист.ором включен параллельно выходным выводам.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУБЛИН а% (111

31 11 G 05 F 1/56

ВСЕСОЮЗИАЯ

У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Пя EII.НОХЕХНИ4 г ГMR иыиотни

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3572879/24-07 (22) 06.04.83 (46) 30.10.84. Бюл. У 40 (72) М.В. Капитонов, Н.Н. Прокопенко, Е.И. Старченко и Ю.М. Соколов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) и Шахтинский технологический институт (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 506837, кл. С 05 Р 1/56 °

2. Букреев С.С. Силовые электронные приборы. М., "Радио и связь", 1982, с. 197, рис. 11 ° 9. (54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий между входным и выходным выводами последовательно соединенные первый силовой ключ и LCD-фильтр, делитель напряжения, включенный параллельно выходным выводам, усилитель ошибки, инвертирующим входом соединенный с выходом делителя напряжения, источник опорного напряжения, включенный между неинверти рующим входом усилителя ошибки и общей шиной, компаратор широтно-импульсного модулятора, неинвертиру1ощим входом подключенный к выходу усилителя ошибки, генератор-пилообразного напряжения, выходом напряжения пилообразной формы соединенный с инвертирующим входом компаратора широтноимпульсного модулятора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения амплитуды выброса выходного напряжения импульсного стабилизатора напряжения при сбросе тока нагрузки, в устройство введены триггер, логический элемент И, второй силовой ключ, резистор и импульсный узел в генераторе пилообразного напряжения, формируннций импульс отрицательной полярности во время обратного хода напряжения пилообразной формы, причем информационный вход триггера соединен с выходом компаратора широтноимпульсного модулятора и первым входом логического элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, выход логического элемента И соединен с управляющим входом первого силового ключа, тактовый вход триггера подключен к импульсному узлу в генераторе пилообразного напряжения, инверсный выход триггера соединен с управляющим входом второго силового ключа, который последовательно с резистором включен параллельно выходным выводам.

М 1121

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в блоках питания устройств автоматики и вычислительной техники.

Известен импульсный стабилизатор напряжения (ИСН), содержащий источник опорного напряжения, двухкаскадный дифференциальный усилитель, генератор пилообразного напряжения, силовой ключ, LCD-фильтр, регулирующие 10 транзисторы, обладающий относительно высокой динамической стабильностью выходного напряжения при скачкообразных изменениях тока нагрузки 1 1).

Недостатками известного ИСН являются низкий КПД в режиме переходного процесса и сложность схемы.

Наиболее близким к изобретенню II0 технической сущности является ИСН, содержащий между своим входом и выхо" э0 дом последовательно соединенные силовой ключ и ЬСР-фильтр, делитель напряжения, включенный параллельно выходным клеммам, усилитель ошибки, инвертирующим входом подключенный к выходу делителя напряжения, источник опорного напряжения, включенный между инвертирующим входом усилителя ошибки и общей шиной, компаратор широтноимпульсного модулятора, неинвертирующим входом подключенный к выходу усилителя ошибки, выходом — к управляющему входу силового ключа, генератор пилообразного напряжения, выходом напряжения пилообразной формы соединенный с инвертирующим входом

35 компаратора широтно-импульсного модулятора t2).

Недостатком известного ИСН является высокая динамическая нестабильность выходного напряжения при сбросе тока нагрузки, так как при этом возникает всплеск напряжения на выходе, обусловленный тем, что величина тока в индуктивности LCD-фильтра

45 определяется током нагрузки и мгновенно измениться не может. При значительном скачке тока нагрузки выбросы напряжения, возникающие на выходе стабилизатора, могут привести к выходу из с троя аппаратуры, полу50 чающей от него питание.

Цель изобретения — уменьшение амплитуды выброса выходного напряжения ИСН при сбросе тока нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в ИСН, содержащий между своим входным и выходным выводами последовательно соединенные первый

659 2 силовой ключ и LCD-фильтр, делитель напряжения, включенный параллельно выходным клеммам, усилитель ошибки, инвертирующим входом соединенный с выходом делителя напряжения, источник опорного напряжения, включенный между неинвертирующим входом усилителя ошибки и общей шиной, компаратор широтно-импульсного модулятора, неинвертирующим входом соединенный с выходом усилителя ошибки, генератор пилообразного напряжения, выходсм напряжения пилообразной формы подключенный к инвертирующему входу компаратора .широтно-импульсного модулятора, введены триггер, логический элемент И, второй силовой ключ, резистор и импульсный узел в генераторе пилообразного. напряжения, формирующий импульс отрицательной полярности во время обратного хода напряжения пилообразной формы, причем информационный вход триггера соединен с выходом компаратора широтно-импульсного модулятора и первым входом логического элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, выход логического элемента И соединен с управляющим входом первого силового ключа, тактовый вход триггера подключен к импульсному узлу в генераторе пилообразного напряжения, инверсный выход триггера соединен с управляющим входом второго силового ключа, который последовательно с резистором включен параллельно выходным клеммам. . На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

ИСН содержит между своим входом и выходом последовательно включенные первый силовой ключ 1 и LCD-фильтр 2, в свою очередь состоящий иэ дросселя 3, конденсатора 4 и замыкающего диода 5. Первый вывод дросселя 3 соединен с выходом первого силового ключа 1, второй — с выходом ИСН, замыкающий диод 5 катодом подключен к выходу первого силового ключа 1, анодом — к общей шине. Конденсатор 4 совместно с делителем 6 напряжения включен параллельно выходным выводам.

Выход делителя 6 напряжения подсоединен к инвертирующему входу усилителя

7 ошибки. Источник 8 опорного напряжения включен между неинвертирукнцим входом усилителя 7 ошибки и общей шиной. Выход усилитнля 7 ошибки соединен с неинвертирующим входом компара11216 тора широтно-импульсного модулятора 9. Генератор 10 пилообразного напряжения выходом 11 напряжения пилообразной формы соединен с инвертирующим входом компаратора широтна-импульсного модулятора 9, импульсным выходом 12 — с тактовым входом триггера 13 ° Информационный вход триггева 13 соединен с выходом компаратора широтно-импульсного модулятора 9 и 10 первым входом логического элемента

И 14 ° второй вход которого подключен к прямому выходу триггера 13. Инверсный выход триггера 13 соединен с управляющим входом второго силового 15 ключа 15, который последовательно с резистором 16 подключен параллельно выходным клеммам.

ИСН работает следуняцим образом.

В установившемся реииме при посто- 20 янном сопротивлении нагрузки напряжение на нагрузке (беэ учета пульсаций) поддерживается на уровне, определяемом действием петли обратной связи, воздействующей на длительность25 импульсов, управляющих первым силовым ключом 1. При этом на прямом выходе триггера 13 устанавливается высокий логический уровень, на инверсном выходе — низкий, поэтому второй щ силовой ключ 15 разомкнут, а импульсы с выхода компаратора широтно-импульсного модулятора 9 через логический элемент И 14 беспрепятственно проходят на управляющий вход первого силового ключа 1. Этот процесс проис содит в интервал времени 0-

В момент скачкообразного изменения ток нагрузки (уменьшения) напряшеиие на выходе ИСН начинает возрастать, 40 так как энергия, накопленная в дросселе 3, расходуется на заряд конден.сатора 4. Первый силовой ключ 1 эапи59 рается, ближайший тактовый импульс

U переводит триггер 13 в противопом ложное состояние, на его выходе появае II ляется потенциал ло гиче скои 1, к оторый замыкает второй силовой ключ 1 5 °

Конденсатор 4 начинает разряжаться с постоянной времени, определяемой параметрами конденсатора 4 и ре з ис тора 1 6 . Величина резистора 1 6 выбирается из условия максимального тока нагрузки, предшес твовавше го скачкообразному сбросу тока нагрузки . Когда напряжение н а выходе ИСН входит в зону статической нестабильности, на вьмоде компаратора широтно-импульсного модулятора 9 появляется импульс . Но замыкание первого силового ключа 1 происходит не раньше, чем триггер 1 3 возвращается в состояние логической

" 1 " на прямом выходе . Этим достигается исключение возможной положитель.— ной обратной свя эи по току нагрузки при скачкообразном увеличении .сопротивления нагрузки . В момент времени

t напряжение на выходе ИСН вновь наЗ чинает возрастать, но так как ток

Ф в дросселе 3 в это время имеет уже меньшую величину, то к моменту прихода ближайшего тактового импульса и амплитуда выброса меньше д0

Таким образом, введение второго силового ключа 15 и схемы управления им позволяет шунтировать выход предлагаемого ИСН, предотвращая недопустимые выбросы выходного напряжения. При этом рассеяние избыточной энергии, накопленной в дросселе З.и конденсаторе 4 в основном осуществляется резистором 16, а второй силовой ключ 15, в качестве которого используется биполярный транзистор, не требует дополнительного теплоот- вода.

1121659.Составитель С. Макаров

Редактор Л. Алексеенко Техред Л.Коцюбняк

Корректор Л. Пилипенкс

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7981/37 Тираж 841

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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