Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий транзисторныйключ, силовой цепью включенный между входным и выходным выводами, диод, подключенный между выходным выводом и общей шиной стаб лизатора, щиротно-цмпульсный модуля тор, подключенный выходом к управля ющему входу транзисторного ключа и состоящий из первого компаратора. источника опорного напряжения и измерительной цепи, входом подключенной к входньм выводам, причем выход первого компаратора соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а неинвертирующий вход - с источником опорного напряжения, о т л и ч а - . ю щ и и с я тем, что, с целью его упрощения, он снабжен согласованной магнитной линией с обмотками возбуж-. дения и считывания и вторым компаратором , неинвертирующий вход которого соединен с выходом указанной измерительной цепи, выполненной в виде резинового делителя напряжения, а выход через введенную дифференцирующую цепь - с катодом излучателя введенного тиристорного оптрона, анодом соединенного с входным выводом, обмотка возбуждения согласованной магнитной линии через приемник излучения тиристорного оптрона подключена к входным вьгоодам, а обмотка считывания - к объединенным инвертирующим входам компараторов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зов G 05 Р 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3596241/24-07 (22) 27. 05. 83 (46) 23. 12. 84, Бюл. Р 47 (72) Ф. M. Медников, И. Д. Лапидус, В. В. Кравцов и М. Л. Нечаевский (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (53) 621.316.722. 1(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 337772, кл. G 05 F 3/06, 1965 °

2. Современные задачи преобразо.вательной техники. Сб., Киев, 1975, ч. 3, с. 441, рис. 1 а. (54) (57) ИИПУЛЬСНЪЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий транзисторный ключ, силовой цепью включенный между входным и выходным выводами, диод, подключенный между выходным выводом и общей шиной стабилизатора, широтно-импульсный модулятор, подключенный выходом к управлякщему входу транзисторного ключа и состоящий иэ первого компаратора, „„SU„„1130846 A источника опорного напряжения и измерительной цепи, входом подключенной к входным выводам, причем выход первого компаратора соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а неинвертирующий вход — с источником опорного напряжения, о т л и ч а— ю щ н и с я тем, что, с целью его упрощения, он снабжен согласованной магнитной линией с обмотками возбуждения и считывания и вторьак компаратором, неинвертирующий вход которого соединен с выходом укаэанной измерительной цепи, выполненной в виде резинового делителя напряжения, а выход через введенную дифференцирующую I цепь — с катодом излучателя введенного тиристарного оптрона, анодом соеди" ненного с входным выводом, обмотка возбуждения согласованной магнитной линии через приемник излучения тиристорного оптрона подключена к входным выводам, а обмотка считывания — к Юи4 обьеднненным инвертирующим входам lac@ компараторов, М

1 С0

QO

4ь

5 OO ключа и состоящий из первого компаратора, источника опорного напряжения и измерительной цепи, входом подключенной к входным выводам, причем выход первого компаратора соединен с выходом широтно-,импульсного модулятора, а неинвертиру.эщий вход— с источником опорного напряжения, снабжен согласованной магнитной линией с обмотками возбуждения и считывания и вторым компаратором, неинвертирующий вход которого соединен с выходом указанной измерительной цепи, выполненной в виде резистивного делителя напряжения, а выход через введенную дифференцирующую цепь — с катодом излучателя введенного тиристорного оптрона, анодом соединенного с входным выводом, обмотка возбуждения согласованной магнитной линии через приемник излучения тиристорного оптрона подключена к входным выводам, а обмотка считывания — к объединенным инвертирующим входам компараторов.

На фиг. 1 представлена схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы работы широтно-импульсного модулятора.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит транзисторный ключ 1, включенный между входным и выходным выводами, диод 2 и широтно-импульсный модулятор 3, который состоит из согласованной магнитной линии 4 с обмотками возбуждения

5 и считывания 6, первого 7 и второго

8 компараторов, источника 9 опорного напряжения, измерительной цепи на

Нагрузка 15 подключена к выходным источнику питания через открытый приемник излучения оптрона 14 подается напряжение в обмотку 5 возбуждения и в магнитной линии 4 создается

1 1130846 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный в силовую шину транзисторный регулятор, S широтно-импульсный модулятор, выполненный на несимметричном магнитнотранзисторном генераторе, источник опорного напряжения и стабилитрон Ц. 10

Недостатками данного устройства являются относительно низкий коэффи- циент стабилизации, зависимость частоты пульсации напряжения на выходе от изменения напряжения на входе, а

15 также ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью плавного регулирования интервалов времени включенного и выключенного состояний регулирующего транзис. тора.

Наиболее близким к изобретению является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ, силовой цепью включенный между входньм и выходным выводами, диод, подключенный между выходным выводом и общей шиной стабилизатора, широтно-импульсный модулятор, подключенный выходом к управ30 ляющему входу транзисторного ключа и сос оящий из первого компаратора, источника опорного напряжения и измерительной цепи, входом подключенной к входным выводам, причем выход первого компаратора соединен с 35 выходом широтно-импульсного модулятора, а неинвертирующий вход — с источником опорного напряжения (2jНедостатком известного стабилизатора является сложность, обусловлен- 4О резисторах 10 и 1I, дифференцирующей ная тем, что для работы схемы необхо- цепи в виде конденсатора 12 и резисдим задающий генератор, для обес- тора 13 и тиристорного оптрона 14. печения стабильности частоты которого в схему должен быть введен источ- выводам стабилизатора. ник стабильного напряжения. Импульсный стабилизатор работает

Целью изобретения является упро- следующим образом. щение импульсного стабилизатора по- При подключении стабилизатора к стоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий транзисторный ключ., силовой цепью магнитный поток, изменение которого включенный между входным и выходным по длине линии описывается выражевыводами, диод, подключенный между нием выходным выводом и общей шиной Р<„1=А.е "+В е ", (1) стабилизатора, широтно-жпульсный где координата х отсчитывается от модулятор, подключенный выходом к обмотки возбуждения, а управляющему входу транзисторного 5 З в

3 где RA — магнитное сопротивление линии /

g — проводимость рассеяния мез.ду сердечниками линии.

Постоянные А и В определяются из граничных условий на концах линии, которые для согласованной (нагруженной на волновое сопротивление R ) линии имеют вид ар

Ф(8 =9; (Е1=-6 —; = . f ) о 8 ь1х „ 8 (Из соотношений (1) и (2) находим

А=У.; В = О. (3)

Тогда с учетом (3) соотношение 1} имеет вид

9<х> =Ч е . (4)

При скачкообразном подключении обмотки 5 возбуждения к источнику питания с напряжением U, поток Ч в обмотке возбуждения нарастает по закону РоЖ= „„„(1-е ), (5) где ь =L/R — постоянная времени

8 Е обмотки возбуждения.

Таким образом, изменение магнитного потока по длине линии и во времени в силу (4) и (5) описывается выражением

30846 4 выходе второго компаратора 8 при

-ух достижении равенства К U=U.е . е формируются импульсы напряжения с длительностью

Т = < . (1п — — - )

8 Кц х 1 (9)

К1 где K= — — —-- R<+Ria

На выходе дифференцирующей цепочки, образованной конденсатором 12

10 и резистором 13, формируются импульсы напряжения с длительностью7„, причем положительные импульсы закрьг вают источник тиристорного оптрона л

14, вследствие чего на время ь4„ф

15 закрывается приемник излучения оптрона 10 и обесточивается обмотка 5 возбуждения. Тогда на выходе первого компаратора 7 формируются импульсы напряжения положительной полярности

20 с длительностью г = + "ди р 1 (10)

На этом йнтервале времени транзистор

1 открыт.

Временные диаграммы напряжения на

25 выходе обмотки 6 и на выходе первого .компаратора 7 и второго компаратора

8 приведены на фиг. 2. Среднее значение напряжения на нагрузке 15 опре-деляется соотношением

30 (б) 55 Р(х,О= Р„„,„е (1-е

Этот поток индуцирует в обмотке 6 считывания напряжение йЧ (х t) -1 -

1 вах е =const;

W — - число витков выходной обмотки 6.

Напряжение U „,; подается одновременно на интегрирующие входы первого 40 и второго компараторов 7 и 8. При этом на неинвертирующий вход первого компаратора 7 подается напряжение от источника 9 опорного напряжения, а неинвертируЮщий вход второго компа- 45 ратора 8 подключен с помощью измерительной цепи на резисторах 10 и

11 непосредственно к источнику питания е

-Й (, При достижении равенства U =U е х 50 ст ре "е на выходе первого компаратора

7 формируются импульсы напряжения отрицательной полярности, длительность которых определяется соотноЛ л 1 0

Ст

На интервале времени с„транзисторный ключ 1эакрыт. Одновременно на и

i,g

11 =0 =u "д р р ц„

68(ftl 0 Ух) CAN цст

"Ь " о "Аи<р б_#_n Ух) All(P

Выражение для коэффициента стабилизации может быть записано в виде

Uc ЬЦ (12)

Ст . ц U тогда с учетом (11) соотношение (12) принимает вид

"Е(т х Вх + 4иф (ср

1О л 1 о "cr <-дисР 1 U в л ст

U ь o — т 4 е,ku иу

"8

Из соотношения (13) следует, что максимальный коэффициент стабилизации достигается при условии

In — - - = 1 — — — —, (14), KU е например, для U=10, ц =2,8 К 0 1

=O,O5, Д U=+O,1 - К т 100 (156).

Э !1

Из соотношений 8 — 10 также следует, что, изменяя положение o5-, мотки 6 считывания (координату x), можно в широких пределах. изменять . как период следования импульсов,. л так и коэффициент заполнениями = т+""аир

При этом для фиксированного положения обмотки 6 частота пульсаций не зависит от изменения напряжения источника питания U и определяется из соотношения

Конструктивно магнитная линия выполняется методом напыпения тонкого ферритового слоя на непроводящую подложку или изготавливается из пермаллоевой ленты толщиной 0,05 мм с . непрямоугольной петлей гистерезиса.

30846

Обмотки считывания и записи выпол:няются.печаткою способом или напылением и содержат 10-15 витков. Габариты линни 35х10к1,5 мм, вес - около

5 5 г.

Преимуществом изобретения является то, что выполнение укаэанным образом схемы широтно-импульсного модулятора обеспечивает возможность

1О регулирования скважности в широких пределах 0,01 — 0,5 и технологичность конструкции, близкую к интегральной технологии. Наличие воэдуш" ного зазора в магнитной линии позво15 ляет существенно снизить влияние температуры на параметры выходного сигнала.

Таким образом, изобретение позволяет упростить импульсный стабилиэа20 тор при сохранении стабильности частоты коммутации и изменении входного напряжения.

Заказ 9609/34 Ти аж 841 Подписное

Фшлшал IRK втаб, t.Óàãoðîä, уп.Проектная, 4