Регулятор напряжения

 

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выходной каскад, состоящий из источника напряжения, к первому выводу которого подсоединен первый вывод индуктивного накопителя и первый выходной вывод, а к второму выводу источника напряжения подсоединен первый вывод управляемого ключа, а вторые выводы управляемого ключа и индуктивного накопителя соединены и через неуправляемый ключ подсоединены .к второму выходному выводу, и клемму для подключения узла синхронизации, отличающийся тем, что, с целью повьшения линейности амплитудной характеристики и улучшения нагрузочной характеристики, введены последовательно соединенные коммутатор, интегрирующая цепь и переключающий узел, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа выходного каскада, причем точка соединения управляемого ключа и индуктивного накопителя выходного каскада соединена с управляющим входом коммутатора, первый сигнальный вход которого соединен с выходным выводом сл второй сигнальный вход соединен с введенной шиной фиксированного потенциала , а второй вход переключающего узла подсоединен к клемме для подключения узла синхронизации. СП О5 о со со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК г(5!) G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГИЙ (21) 3672433/24-07 (22) 13.12.83 (46) 15.05.85. Бюл. Ф 18 (72) А.А. Алексанян, В.А. Александров, В.А. Галахов, В.А. Майоров и А.В. Тюрин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Патент СИА Р 3486128, кл. Г 05 F 1/56, 1980.

2. Кибакин В.М. Основы ключевых методов усиления. М., "Энергия", 1980, с. 36, рис. 2-6 "в".. (54)(57) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выходной каскад, состоящий из источника напряжения, к первому выводу которого подсоединен первый вывод индуктивного накопителя и первый выходной вывод, а к второму выводу источника напряжения подсоединен первый вывод управляемого ключа, а вторые выводы управляемого ключа и индуктивного накопителя соединены и

„„Я0„„1156033 A через неуправляемый ключ подсоединены к второму выходному выводу, и клемму для подключения узла синхронизации, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности амплитуд ной характеристики и улучшения нагрузочной характеристики, введены последовательно соединенные коммутатор, интегрирующая цепь и переключающий узел, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа выходного каскада, причем точка соединения управляемого ключа и индуктивного накопителя выходного каскада соединена с управляющим входом коммутатора, первый сигнальный вход которого соединен с выходным выводом второй сигнальный вход соединен с введенной шиной фиксированного потенциала, а второй вход переключающего узла подсоединен к клемме для подключения узла синхронизации.

115á033

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

Известен ключевой регулятор напряжения, использующий широтно-импульсную модуляцию, содержащий компаратор, на один из входов которого поступает входной (регулирующий) сигнал, а на !

О другои — опорный (пилообразное напряжение), и выходной каскад последовательного типа, содержащий последовательно соединенные управляемый. ключ (транзистор) и неуправляемый ключ (диод), к точке соединения которых

15 подключены вход „С вЂ” фильтра нижних частот, выход которого соединен с нагрузкой (1) .

Обладая высокой энергетической эффективностью и достаточно линейной амплитудной, характеристикой (зависимостью постоянного выходного на-. пряжения от входного), такие устройства широко используются на практике.

Вместе с тем в ряде случаев требуется преобразование напряжения источника питания в напряжение другой полярности или большей величины (бортовая сеть автономных устройств и т.п.)

Такую задачу с помощью указанных 30 устройств решить невозможно без существенного усложнения схемы регулятора (введения в его состав импульсного выходного трансформатора, существенно повышающего габарит и стоимость регулятора).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор напряжения, содержащий генератор, соединенный входами с входом 40 устройства и генератором пилообразного напряжения, имеющего вход синхронизации, а выходом — с входом выходного каскада параллельного типа, содержащего последовательно соединенные источник питания Е, управляемый ключ и индуктивный н.ькопитель, точка соединения которого с управляемым ключом через неуправляемый ключ соединена с нагрузкой, шунти- 50 рованной конденсатором 121.

При этом возможны два режима работы известного регулятора напряжения.

1. Ток дросселя выходного каскада во.время паузы не прерывается и на- 55 пряжение на выходе регулятора

1„ ï

0 - "- = —" (нелинеино от т н.т- - „

2. Ток дросселя во время паузы 1„ имеется в течение 4g t n и отсутствует а течение о п

Г т <, где 0» †напряжение на нагрузке;

1 ц — время открытого состояния ключа; — период следования импульсов; входное напряжение регулятора; время закрытого состояния ключа; время протекания тока через индуктивный накопитель при

его работе на нагрузку; о — время отсутствия тока через индуктивный накопитель.

Таким образом, при формировании

= K 0 регулятор в первом случае т вл имеет нелинейную амплитудную характеристику, а во втором случае — линейную, но существенно зависящую от сопротивления нагрузки. При этом изменение сопротивления нагрузки приводит также к изменению режима выходного каскада и, соответственно, к резкому

Э изменению амплитудной характеристики регулятора. Все это существенно ограничивает применение описанных выходных каскадов параллельного типа в регуляторах напряжения, когда требуется достаточно высокая (до 3 — 5X) линейность их амплитудных характеристик.

1\елью изобретения является повыше ние линейности амплитудной характеристики и улучшение нагрузочной характеристики регулятора напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор напряжения,.содержащий выходной каскад, состоящий из источника напряжения, к первому выводу которого подсоединен первый вывод индуктивного накопителя и первый выходной вывод, а к второму выводу источника напряжения подсоеди. нен первый вывод управляемого ключа, а вторые выводы управляемого ключа и индуктивного накопителя соединены

1 и через неуправляемый ключ подсоединены к второму выходному выводу, и клемму для подключения узла синхронизации, введены последовательно соединенные коммутатор, интегрирующая цепь и переключающий узел, выход ,которого соединен с управляющим вхо,дом управляемого ключа выходного з 1156033 4 каскада, причем точка соединения управляемого ключа и индуктивного накопителя выходного каскада соединена с управляющим входом коммутатора, первый сигнальный вход которого 5 соединен с выходным выводом регулятора, второй сигнальный вход соединен с введенной шиной фиксированного потенциала, а второй вход переключающего узла подсоединен к клемме для подключения узла синхронизации..

На фиг. 1 приведена блок-схема регулятора напряжения; на фиг.2 и 3 схема переключающего узла, варианты; на фиг.4 — эпюры напряжений. на выхо- 15 дах блоков, поясняющие работу устрой. ства при прерывистом токе (a) и непрерывном токе дросселя (О), Эпюры (1 соответствуют напряжению »а дополнительном выходе выход- 20 ного каскада на фиг.1.

Регулятор напряжения (фиг.1) содержит коммутатор 1, интегрирующую цепь 2, переключающий узел 3, выходной каскад, в который входят управ- 25 ляемый ключ — транзистор 4-1, индуктивный накопитель — дроссель 4-2, неуправляемый ключ — диод 4-3, источник напряжения E

Переключающий узел может содер- Зр жать (фиг.2) компаратор 5-1, .который может быть выполнен на операционном усилителе и R ->-триггере 5-2, или

>(фиг.3) сумматор 6-1, например, ре- зистивный и релейный элемент 6-2, обладающий релейной характеристикой с гистерезисом аО (он может быть построен на операционном усилителе с положительной обратной связью). Регулятор содержит нагрузку 7. 40

Коммутатор 1 (фиг.1) построен таким образом, что, в зависимости от напряжения на управляющем входе, к

его выходу подключается один из двух входов либо оба отключены. Для регу- 45 лятора с выходным каскадом (фиг.1) обеспечивающим изменение полярности выходного напряжения, к входу коммутатора подключеннход 8,если управляющее напряжение ИсО,что соответствует интер-50 валу 6 y, вход 9,если И О,что соответствует г», и оба входа 8 и 9 отключены, если 0=0, что соответствует 4 -1„-t,g, Такие коммутаторы могут быть реализованы на основе стандартных коммутато-55 ров аналоговых сигналов.

Интегрирующая цепь 2 может быть

RC-цепью или интегратором (например, на операционном усилителе с обратной связью), причем необходимо, чтобы при включении устройства на входе блока 3 обеспечивалось наличие сигнала, соответствующего импульсу 1„ на . выходе переключающего устройства 3, что легко реализуется йС-цепью смещения в составе блока 2 или 3 °

Предлагаемое устройство работ = . следующим образом.

В случае прерывистого тока индуктивного накопителя (дросселя) 34 (фиг. 4q) во время протекания тока через индуктивный накопитель 4-2 и ключ 4-3 коммутатор 1 подключает к входу (0,) интегрирующей цепй 2 вход регулятора, т.е. 0 >, и напряжение на выходе интегрирую ",ей цепи 2 0 возрастает до величины 4 0 „ ф, где Э постоянная интегрирования. После окончания тока накопителя 4-2 (время

4<) в течение периода 4 выход коммутатора отключен от обоих его входов и напряжение на выходе блока 2 не изменяется. После прихода импульса синхронизации 5с (фиг.4) переключающее устройство 3 изменяет свое состояние и начинается импульс 0, ко. торый длится до тех пор, пока (1 не спадет до нуля. При этом на время 4и коммутатор подключает вход блока 2 к шине фиксированного потенциала—

ll и, следовательно, в

0О

После спада U< до нуля переключающее устройство изменяет свое состояние и начинается пауза (1„)05 °

В случае непрерывного тока индуктивного накопителя 4-2 (фиг.4 ) устройство работает аналогично, но при отсутствии этапа длительностью

1 в о Оо

Таким образом, в предлагаемом устройстве в обоих случаях (t 0 и

+a=0) -Ов " где к = —, но так

"о как при непрерывном токе выходное ц напряжение регулятора 0н Š— = E.—

tï 6 при прерывистом токе также 1„ Е

1ц н не зависит от параметров нагрузки устройства. Следовательно, в предлагаемом устройстве для любого режима l156033

Фиг. Ф

Составитель .Макаров

Редактор M.Öèòêèíà Техред Т.Фанта, Корректор Г.Решетник

Заказ 3144/44 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 работы и сопротивления нагрузки

U „= K IJ где К, - —, т. е. амплитудЕ о ная характеристика регулятора линейна. Причем в связи с тем, что работой коммутатора управляет напряжение с дополнительного выхода выходного каскада 4, влияние инерционности ключевых элементов регулятора на его вы5 ходное напряжение практически устранено.