Импульсный параметрический стабилизатор постоянного напряжения

 

1. ИМПУЛЬСНЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЯОЕНИЯ , содержащий последовательно включенные в силовую шину ключевой транзистор и LCD-фильтр, компаратор. первым входом соединенный с источником опорного напряжения, а выходом - с R-входом RST-триггера, Т-вход которого подключен к выходу задаюп его генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функци о 1альных возможностей путем увеличения диапазона изменения входного напряжения , введен управляемый интегратор, вход которого подключен к точке соединения ключевого транзистора и LCD-фильтра , выход соединен с вторым входом компаратора , а управляющий вход соединен с Q-выходом RST-триггера Q-выход которого соединен с управляющим ,входом ключевого транзистора. 5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

f (19) (11) 4(51) G 05 У f 56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

П0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

М

| .к(gк; и

c cccccccocw csHCCccccc Ycv .,I

1 (21) 3670124/24-07 (22) 07.12.83 (46) 23.02,85. Бюл. Ка 7 ,(72) М.В.Колоколов и Л.М.Зарецкий (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 591847, кл. G 05 F 3/08, 1979. первым входом:соединенный с источником опорного напряжения, а выходом— с R-входом RST-триггера, Т-вход которого подключен к выходу задающего генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения диапазона йзменения входного напряжения, введен управляемый интегратор, вход которого подключен к точке соединения ключевого транзистора и LCD-фильтра, выход соединен с вторым входом компаратора, а управляющий вход соединен с Q -выходом RST-триггера Я-выход которого соединен с управляющим

: входом ключевого транзистора.

2. Авторское свидетельство СССР

i9 935929, кл. G 05 F 3/08, 1982. (54)(57) 1. ИМПУЛЬСНЬ1И ПАРАМЕТРИЧЕ-.

СКИЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно включенные в силовую шину ключевойтранзистор и LCD-фильтр, компаратор, 1141390

2, Стабилизатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что управляемый интегратор выполнен на аналоговом ключе и двух RC-цепях из последовательно соединенных резистора и конденсатора, выводы резисторов RC-цепей подключены к входу управляемого интегратора, выход конденеатора первой

RC-цепи соединен с общей шиной, а

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания аппара" туры различного назначения.

Известен параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные и включенные в силовую шину ключевой транзистор и дроссель LCD-фильтра, конденсатор которого соединен с выводами для подключения нагрузки, интегратор, вход которого подключен к общей точке ключевого транзистора, и дросселя .СЭ-фильтра и релейного ,элемента, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с .входом ключевого транзистора (1).

Недостатком данного устройства является изменение в широких пределах его рабочей частоты при изменении входного напряжения. Это вызывает необходимость увеличения массы и габаритов ЬС0-фильтра, а следовательно, и всего устройства. Кроме того, это вызывает появление широкого спектра помех, воздействующих на питаемую аппаратуру.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импульсный. параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные в силовую шину ключевой транзистор и LCD-фильтр, конденсатор которого соединен с выводами для подключения нагрузки, интегратор, один вход которого соединен с общей точкой ключевого транзистора и дросселя

LCD-фильтра, другой вход — с источником опорного напряжения, компаратор, задающий генератор, два тригге вывод конденсатора второй RC-цепи— с точкой соединения резистора и конденсатора первой RC-цепи, точка соединения резистора и конденсатора второй RCцепи соединена с выходом управляемого интегратора, параллельно конденсатору второй RC-цепи подключен аналоговый ключ

1 вход управления которого подключен к управляющему входу интегратора. ра и логический элемент, причем один вход компаратора соединен с источником опорного напряжения, другой вход — с выходом интегратора,.

5 выход задающего генератора соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с входом второго триггера и одним нз входов логического элемента, другой вход логического элемента соединен с выходом второго триггера, второй вход которо о сое-. .динен с выходом компаратора, а выход логического элемента подключен к входу ключевого транзистора j23.

Недостатком известного устройства является то, что оно способно работать только в одной из областей соотношения входного и выходного напряжения:

20 либо при U,» <1/2 Us», тогда логический элемент должен выполнять функцию "И"; либо при 0 ы„ > 2 П6» 9 тогда логический элемент должен выполнять функцию И-НЕ.

Это свойство стабилизатора исключает возможность его применения в случае изменения входного напряжения в широких пределах, что сужает функЗО циональные возможности данного параметрического стабилизатора.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей импульсного параметрического стабилизатора постоянного напряжения путем увеличения диапазона изменения ,входного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные

1141390

3 в силовую шину ключевой транзистор и

LCD-фильтр, компаратор, первым входом соединенный с источником опорного напряжения, а выходом с R-входбм RST-триггера, T-вход которого подключен к выходу 5 задающего генератора, дополнительно введен управляемый интегратор, вход которого подключен к точке соединения ключевого транзистора и 1.CD-фильтра, t выход соединен с вторым входом компаратора, а управляющий вход соединен с g-выходом RST-триггера, Q-выход которого соединен с управляющим входом ключевого транзистора.

При этом управляемый интегратор выполнен íà аналоговом ключе и двух

RC-цепях из последовательно соединенных резистора и конденсатора, выводы резисторов RC-цепей подключены к входу управляемого интегратора, вывод конденсатора первой

RC-цепи соединен с общей шиной, а вывод конденсатора второй RC-цепи— с точкой соединения резистора и конденсатора первой RG-цепи, точка соединения резистора и конденсатора второй КС-цепи соединена с выходом управляемого интегратора, параллельно конденсатору второй КС-цепи подключен аналоговый ключ, вход управления которого подключен к управляющему входу управляемого интегратора.

На фиг. 1 представлена схема импульсного параметрического стабилизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 — эпюры напряжений в отдельных

35 точках устройства, поясняющие работу импульсного параметрического стабилизатора постоянного напряжения.

Устройство содержи ключевой транзистор 1, дроссель 2 LCD-фильт: ра 3, включенные последовательно в

; силовую шину между выводом 4 для подключения к входному источнику и выводом 5 для подключения нагрузки. 4> . Диод 6 и конденсатор 7 LCD-фильтра 3 соединены с общей шиной 8. База клю-, чевого транзистора 1 соединена с 1 -выходом RST-триггера 9, Т-вход которого соединен с выходом задающего генератора 10, 0-выход триггера 9 соединен с управляющим входом

11 управляемого интегратора 12, а ,. R-вход соединен с выходом компаратора 13. Первый вход компаратора 13 55 соединен с выходам источника 14

: опорного напряжения, а второй вход соединен с выходом 15 управляемого интегратора 12, вход 16 которого подключен к точке соединения ключевого транзистора 1 и LCD-фильтра 3.

Управляемый интегратор 12 содержит две последовательные RC-цепи из резистора 17 с конденсатором 18 и резистора 19 с конденсатором 20.

Точка соединения резисторов 17 и 19 является входом 16 управляемого интегратора 12. Конденсатор 18 соединен с общей шиной 8, а к точке соединения резистора 17 и конденсатора 18 подключен конденсатор 20.

Точка соединения резистора 19 и конденсатора 20 является выходом 15 управляемого интегратора 12, а параллельно конденсатору 20 подключен аналоговый ключ 2 1, вход управления которого подключен к управляюР щему входу 11 управляемого интегратора 12.

Импульсный параметрический стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При наличии на входе 4 стабилизатора некоторого входного напряжения E до момента прихода на Т-вход

RST-триггера 9 очередного управляющего импульса (U на фиг. 2) с выхода задающего генератора 10 на

0-выходе RST-триггера 9 имеется сигнал "0" (ц, на фиг. 2), а на -выходе сигнал "1". При этом ключевой транзистор 1 закрыт, диод 6 LCD-фильтра

3 открыт, а на вход 16 управляемого интегратора 12 поступает сигнал низкого уровня (U>z на фиг. 2). Поскаль. ку с 0-выхода RST-триггера 9 на управляющий вход 11 управляемого интегратора 12 подается сигнал " 1" аналоговый ключ 21 открыт, конденсатор 20 разряжен, а на выходе 15 управляемого интегратора 12 имеется напряжение (Upgm на фиг. 2), обусловленное напряжением на заряженном 1 конденсаторе 18. Уровень V (O) меньше уровня Пщс выхода источни ка 14 опорного напряжения, поэтому сигнал на выходе компаратора 13 отсутствует (Ugнафиг.

2).

С приходом очереднбго импульса с ге:нератора 10 RST-триггер 9 устанавлива" ется в положение "1"., т.е. на его Q-выходе устанавливается сигнал "1", а на

0-выходе сигнал "0". При этом ключе. вой транзистор 1 отпирается, на вход

16 управляемого интегратора 12 подается уровень Up„, Е,аналоговый

1141390" ключ 21 управляемого интегратора 12 закрывается и начинается заряд конденсатора 20 через резистор 19. Уровень сигнала на выходе 15 управляемого интегратора 12 начинает увеличиваться от значения У„щ Б„„, {0) до значения U>« = 0 „. со скоростью, пропорциональной значению входного напряжения Е . В момент достижения равенства уровней опорного напряжения 0 и напряжения на входе 15 управляемого интегратора 12 срабатывает компаратор 13,. формируя на своем выходе импульс, который воздействует на R-вход RST-триггера 9 и переводит его в состояние "0", При этом ключевой транзистор 1 запирается, конденсатор 20 разряжается и процесс повторяется. Поскольку скорость возрастания напряжения на вы- 20 ходе 15 управляемого интегратора 12 пропорциональна значению входного напряжения Е.1, то и время t„ в течение которой ключевой транзистор 1 открыт, зависит от значения входного напряжения.

При увеличении входного напряжения до,значения Е увеличивается значение напряженйя U (0)

as конденсаторе 18 управляемого интегзо ратора 12, увеличивается скорость нарастания напряжения на конденсаторе 20 и соответственно сокращается время открытого состояния ключевого транзистора 1, т.е. t „. При этом сохраняется равенство вольтсекундных площадей импульсов Е„t„=

K t и напряжение на выходе импульсного параметрического стабилизатора остается постоянным. 40

При уменьшении входного напряжения до значения Е уменьшается значение напряжения U< (0)> на конденсаторе

18, уменьшается скорость нарастания напряжения на конденсаторе 20 и .соответственно увеличивается время открытого состояния ключевого транзистора 1, становясь равным t> > t<.

При этом сохраняется равенство вольтсекундных площадей Е 1 - K t

ESt и напряжение на выходе стабилизатора остается неизменным.

Постоянная времени RC-цепи, состоящей иэ резистора 17 и конденсатора

18, много больше, чем постоянная времени RC-цепи, состоящей из резистора 19 и конденсатора 20. Поэтому в установившемся режиме можно принять

r напряжение на конденсаторе 18 практически постоянным, не содержащем пилообразной составляющей. В то же время напряжение на выходе 15 управ. ляемого интегратора 12 после окончания формирования рабочего импульса и до начала следующего рабочего импульса принудительно удерживается от" крытым аналоговым ключом 21 на уровне, равном напряжению на конденсаторе 18, т.е. на уровне UzÄq (О). Таким образом, условие равенства напряжений на выходе. интегратора в начале и в конце каждого периода автоматически выполняется благодаря применению управляемого. интегратора, при этом тождество Ugb> = U > сохраняется при любом значении соотношения дли-. тельности импульса и периода от — ao t р вЂ, а стабилиза.7

Ф(и 2 аег2 тор устойчиво работает как при

"бы» 1 2 Бе, так и при U&blY > 1/2 Пе„

Возможность стабильной работы параметрического импульсного стабилизатора постоянного напряжения в условиях значительных изменений напряжения питающей сети позволяет с успехом использовать устройство для питания ралиоэлектронной аппаратуры требующей высокостабильного электропитания и не допускающей увеличения или уменьшения питающего напряжения даже при значительных изменениях входнОго напряжения, 1141390

Фиг. 2

Заказ 494/35

Тираж 863

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Н. Горбунова

Редактор В. Иванова ТехредС.Легеза Корректор Л. Пилипенко