Импульсный стабилизатор напряжения

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной апнаратуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем повышения быстродействия и обеспечения динамической стабильности при включении и скачкообразных изменениях тока нагрузки. При включении регулирующий транзистор 1 по сигналу широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 6 подключает DLC- фильтр к входному напряжению. При достижении выходным напряжением заданного уровня ШИМ 6 выключает регулирующий транзистор 1 и по сигналу датчиков тока 13 и 14 и датчика 16 производной тока дросселя 2 блокирования периодически шунтирует дроссель 2 до момента снижения его тока до заданного уровня. При резком увеличении тока нагрузки блок управления по сигналам упомянутых датчиков 13, 14 и 16 подключает дроссель 2 через транзисторы 1 и 11, а конденсатор 3 - через транзистор 9 и резистор 8 к входной клемме. ил. (Л 00 ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1408428 А 1 (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4204281/24-07 (22) 23.01.87 (46) 07.07.88. Бюл. № 25 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Л. Б. Соболев (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 875361, кл. G 05 F I/56, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1117611, кл. G 05 F 1/56, 1983. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем повышения быстродействия и обеспечения динамической стабильности при включении и скачкообразных изменениях тока нагрузки. При включении регулирующий транзистор 1 по сигналу широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 6 подключает DLCфильтр к входному напряжению. При достижении выходным напряжением заданного уровня ШИМ 6 выключает регулирующий транзистор и по сигналу датчиков тока 13 и 14 и датчика 16 производной тока дросселя 2 блокирования периодически шунтирует дроссель 2 до момента снижения его тока до заданного уровня. При резком увеличении тока нагрузки блок управления по сигналам упомянутых датчиков 13, 14 и !6 подключает дроссель 2 через транзисторы 1 и 11, а конденсатор 3 — через транзистор 9 и резистор 8 к Bxo÷íoé клемме. 1 ил.

1408428

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет повышения быстродействия и обеспечения динамической стабильности при включении и скачкообразных изменениях тока нагрузки.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого импульсного стабилизатора напряжения.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, LCD-фильтр, включающий

;ipocceль 2, конденсатор 3 и диод 4, суммирующий усилитель 5 сигнала рассогласования выходного и опорного напряжений, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 6, генератор 7 пилообразного напряжения, резистор 8, дополнительные транзисторы 9 — 11, дополнительный диод 12, датчик 13 тока дросселя, датчик 14 тока нагрузки, суммирующй усилитель 15 сигнала рассогласования токов дросселя и нагрузки, датчик 16 производной тока дросселя, релейные элементы 17 — -20, логические элементы И 21 — 25, логический элемент И-HE 26 и логический элемент HE 27.

Регулирующий транзистор 1 включен между входной клеммой и первым выводом дросселя 2, который через диод 4 подключен к общей шине. Суммирующий усилитель 5 входами соединен с выходной клеммой и источником эталонного напряжения. Выход суммирующего усилителя 5 подключен к первому входу ШИМ 6, второй вход которого соединен с выходом генератора 7 пилообразного напряжения. Последовательно включенпыс резистор 8 и первый дополнительный транзистор 9 включены между входной и выходной клеммами.

Дополнительный диод 12 включен между

131орым выводом дросселя 2 и выходной клеммой, второй дополнительный транзистор 10— параллельно дросселю 2 фильтра и дополнительному диоду 12, третий дополнительный транзистор 11 — — между общей точкой дросселя 2 и дополнительного диода 12 и общей шиной, первый датчик 13 тока — в цепь дросселя 2 и подсоединен к одному входу усилителя 15 рассогласования по току, второй датчик 14 тока включен в цепь нагрузки и подсоединен к другому входу усилителя 15 рассогласования по току, выход усилителя

15 рассогласования по току подключен к входам первого 17 и второго 18 релейных элсментов.

Выход датчика 11 производной тока дросселя 2 подключен к входам третьего 19 и четвертого 20 релейных элементов, выход первого релейного элемента 17 — к одному входу логического элемента И-НЕ 26 и одному вхочу первого логического элемента И 21, выход второго релейного элемента 18 — — к од50

55 навливается низкий логический уровень, а на выходе релейного элемента 20 — высокий логический уровень. Поскольку существует положительная разность токов дросселя и нагрузки (вызывающая обычно перенапряжение на выходе стабилизатора), то на выходе релейного элемента 17 сохраняется высокий логический уровень. На выходе логического элемента И 21 устанавливается высокий логический уровень, так что логически инверному входу второго логического элемента

И 22, выход третьего релейного элемента 19 — к другому входу второго логического элемента И 22, выход четвертого релей5 ного элемента 20 — к другому входу логического элемента И-НЕ 26 и другому входу первого логического элемента И 21, выход широтно-импульсного модулятора 6 — к одному входу третьего 23 и четвертого 24 логических элементов И 24 и через логический элемент НЕ 27 к одному входу пятого логического элемента И 25.

Выход логического элемента И-НЕ 26— к другому входу третьего логического элемента И 23, выход которого подключен к входу регулируюгцего транзистора 1, выход второго логического элемента И 22 — к входу третьего дополнителыюго транзистора 11 и другому входу четвертого логического элемента И 24, выход которого подключен к входу первого дополнительного транзистора 9, 20 выход первого логического элемента И 21— к другому входу пятого логического элемента И 25, выход которого подключен к входу второго дополнительного транзистора 9.

Импульсный стабилизатор напряжения работает следующим образом.

При включении ШИМ 6 входит в режим насыщения и на его выходе устанавливается высокий логический уровень. На выходе усилителя 15 также появляется положительный сигнал рассогласования по току, так что на выходе релейного элемента 18 низкий

«О логический уровень. Производная тока дросселя имеет положительный знак, так что на выходе релейного элемента 19 устанавливается высокий логический уровень, а на выходе релейного элемента 20 — низкий логический уровень. На выходе логического элемента И-НЕ 26 устанавливается высокий логический уровень, на выходе логического элемента И 23 также устанавливается высокий логический уровень, так что регулируктщий транзистор находится в открытом

40 состоянии. На выходе логических элементов

И 21 и 22 и соответственно элементов И 24

è 25 устанавливается низкий логический уровень, так что дополнительные транзисторы

9 — 11 находятся в закрытом состоянии.

Как только рассогласование по напряжению уменьшается до нуля, на выходе ШИМ 6 устанавливается низкий логический уровень, транзистор 1 закрывается и изменяется на отрицательный знак производной тока дросселя 2. На выходе релейного элемента 19 уста1408428 тированные импульсы с выхода ШИМ 6 через логический элемент НЕ 27 и логический элемент И 25 поступают на вход дополнительного транзистора. Изменение состояния транзистора 10 позволяет осуществлять стабилизацию выходного напряжения за счет дозированного подзаряда конденсатора 3 энергией, накопленной в дросселе. Регулирующий транзистор 1 остается в закрытом состоянии, так как на обоих входах логического элемента И-НЕ 26 устанавливаются высокие логические уровни, и, следовательно, на выходе этого элемента и логического элемента И 23 устанавливаются низкие логические уровни.

Как только рассогласование по току уменьшается до нуля, на выходе релейного элемента 17 устанавливается низкий логический уровень, вследствие чего на выходе логического элемента И 21 также устанавливается низкий логический уровень, а на выходе логического элемента И-НЕ 26 — высокий логический уровень. В результате импульсы с выхода ШИМ 6 не проходят на вход дополнительного транзистора 10 и, наоборот, через логический элемент И 23 свободно проходят на вход регулирующего транзистора 1, который осуществляет в дальнейшем функцию стабилизации выходного напряжения.

При скачкообразном уменьшении тока нагрузки (сбросе нагрузки) возникает рассогласование по току и работа стабилизатора протекает аналогично указанному.

При скачкообразном увеличении тока нагрузки (набросе нагрузки) появляется отрицательная разность токов дросселя и нагрузки и на выходе релейного элемента 18 устанавливается высокий логический уровень, а на выходе релейного элемента 17 — низкий логический уровень. Напряжение на выходе стабилизатора начинает уменьшаться, и

ШИМ 6 переходит в состоянйе насыщения.

Поскольку на выходе логического элемента

И-НЕ 26 сохраняется высокий логический уровень, транзистор 1 открыт и производная тока дросселя положительная. На выходе релейного элемента 19 устанавливается высокий логический уровень и на выходе логического элемента И 22 также устанавливается высокий логический уровень. Транзистор 11 открывается, а на транзистор 9 через логический элемент И 24 поступает сигнал с выхода ШИМ 6. Таким образом, образуются два канала: канал подзаряда конденсатора 3 через резистор 8 и транзистор

9 и канал подзаряда дросселя 2 через транзистор 1 и транзистор 11. Диод 12 осуществляет развязку обоих каналов.

При равенстве токов дросселя и нагрузки на выходе релейного элемента 18 устанавливается низкий логический уровень, на выходе логического элемента И 22 также устанавливается низкий логический уровень, транзистор 11 закрывается, а сигнал с вы10

55 хода ШИМ 6 больше не может проходить на вход транзистор 9. Функцию стабилизации выходного напряжения вновь берет на себя регулирующий транзистор 1.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный между входной клеммой и первым выводом дросселя фильтра, замыкающий диод, подсоединенный между первым выводом дросселя фильтра и общей шивой, конденсатор фильтра, включенный между выходной клеммой и общей шиной, усилитель рассогласования по напряжению, одним входом подключенный к выходной клемме, и другим входом подсоединенный к источнику опорного напряжения, широтно-им пул ьс вы Й модулятор, одним входом подключенный к выходу усилителя рассогласования по напряжению, а другим входом подсоединенный к генератору пилообразного напряжения, первый дополнительный транзистор, включенный последовательно с резистором мсждi входной и выходной клеммами, «тличаюи ийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет повышения быстродействия и обеспечения динамической стабильности при включении и скачкообразных изменениях тока нагрузки, в него введены дополнительный диод, второй и третий дополнительные транзисторы, два датчика тока, суммирующий усилитель рассогласования по току, датчик производной тока дросселя, четыре релейных элемента, пять логических элементов И, логический элемент И-НЕ и логический элемент НЕ, причем дополнительный диод включен между вторым выводом дросселя фильтра и выходной клеммой, второй дополнительный транзистор — параллельно дросселю фильтра и дополнительному диоду, третий дополнительный транзистор — между общей точкой дросселя с дополнительным диодом и общей шиной, первый датчик тока включен в цепь дросселя фильтра и подсоединен к одному входу усилителя рассогласования по току, второй датчик тока включен в цепь нагрузки и подсоединен к другому входу усилителя рассогласования по току, выход усилителя рассогласования по току подключен к входам первого и второго релейных элементов, выход датчика производной тока дросселя подключен к входам третьего и четвертого релейных элементов, выход первого релейного элемента подключен к одному входу логического элемента И-НЕ и одному входу первого логического элемента И, выход второго релейного элемента подключен к одному входу второго логического элемента И, выход третьего релейного элемента подключен к другому входу второго логического элемента И, выход четвертого релейного элемента подключен к другому входу логичес1408428

Составитель Ю. Опадчий

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 3352/51 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, 1заушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кого элемента И-НЕ и другому входу первого логического элемента И, выход широтно-импульсного модулятора подключен к одному входу третьего и четвертого логических элементов И и через логический элемент НЕ подсоединен к одному входу пятого логического элемента И, выход логического элемента И-НЕ подключен к другому входу третьего логического элемента И, выход которого подключен к входу регулируюшего транзистора, выход второго логического элемента И подключен к входу третьего дополнительного транзистора и другому входу четвертого логического элемента И, выход которого подключен к входу первого дополнительного транзистора, выход первого логического элемента И подключен к другому входу пятого логического элемента И, выход которого подключен к входу второго дополнительного транзистора.