Импульсный стабилизатор напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электрорадиоаппаратуры. Цель изобретения - снижение динамической нестабильности выходного напряжения при скачкообразном понижении тока нагрузки. С этой целью в устройство введены второй компаратор 12, третий источник 13 опорного напряжения, компенсирующий регулятор 11, дроссель 15 ограничения тока с двумя обмотками и дифференцирующий конденсатор 14. При скачкообразном снижении тока нагрузки напряжение на выходе повышается, на выходе второго компаратора 12 формируется сигнал на размыкание компенсирующего регулятора 11. Передача энергии из дросселя LСД-фильтра 2 прекращается, после снижения выходного напряжения компенсирующий регулятор 11 снова открывается. Процесс переключения компенсирующего регулятора длится до тех пор, пока энергия, накопленная дросселем LСД-фильтра 2, при снижении тока нагрузки не будет израсходована. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С2 (0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4135046/24-07 (22) 17.10.86 (46) 30.04.89. Бюл. ¹ 16 (72) В.Ф. Галкин и А.С. Щукин (53) 621.316.722.1 ° (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 8 17683, кл. G 05 F 1/56, 1981 °

Авторское свидетельство СССР ,№ 1117608, кл. G 05 F 1/56, 1984. (54) ИИПУЛЬСНЬЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электрорадиоаппаратуры. Цель изобретения — снижение динамической нестабильности выходного напряжения при скачкообразном понижении тока на" грузки. С этой целью в устройство в введены компаратор 12, третий источ„„SU„„1476444 А 1 ник 13 опорного напряжения, компенсирующий регулятор 11, дроссель 15 ограничения тока с двумя обмотками и дифференцирующий конденсатор 14.

При скачкообразном снижении тока наг". рузки напряжение на выходе повышается, на выходе второго компаратора

12 формируется сигнал на размыкание компенсирующего регулятора 1. Передача энергии из дросселя LCD-фильтра

2 прекращается после снижения выходного напряжения компенсирующий регулятор 11 снова открывается. Процесс переключения компенсирующего регулятора длится до тех пор, пока энергия, накопленная дросселем

LCD-фильтра 2, при снижении тока нагрузки не будет израсходована.

1 ил, 4 2 тупит сигнал на его замыкание, а на неинвертирующий вход первого компаратора 6 с выхода усилителя 4 ошибки поступит сигнал управления и в мо.мент, когда его величина будет ниже потенциала поступающего с генератора 7 пилообразного напряжения, то на вход силового ключа с выхода первого компаратора 6 поступит сигнал на

его замыкание.

При замкнутом состоянии силового ключа 1 происходит передача энергии внешнего источника питания в нагрузку ИСН и накопление энергии в дросселе LCD-фильтра 2 и сглаживающем конденсаторе 16, При этом к диоду LCDфильтра 2 приложено обратное напряжение и он находится в закрытом состоянии.

В дросселе LCD-фильтра 2 начинает возрастать ток, максимальная величина которого к моменту размыка— ния силового ключа 1 определяется индуктивным сопротивлением дросселя LCD-фильтра 2 и сопротивлением нагрузки. Накопление энергии в дросселе LCD-фильтра 2 и сглаживающем конденсаторе 16 приведет к некоторому увеличению напряжения на выходных клеммах ИСН и пропорционально на вы— ходе делителя 3 напряжения. При достижении величины напряжения на выходе делителя 3 выше напряжения источника 5 опорного напряжения на выходе усилителя 4 ошибки произойдет повышение напряжения, которое формирует сигнал на выходе первого компаратора 6 на размыкание силового ключа 1, при этом напряжение на источнике 13 опорного напряжения остается выше выходного напряжения делителя 3 и компенсирующий регулятор 11 остается замкнутым.

После размыкания силового ключа 1 энергия, накопленная в индуктивности дросселя LCD †ôèëüò 2, через диод LCD-фильтра 2, замкнутый коммутирующий регулятор 11 и последовательно включенную с ним обмотку дросселя

15, поступает в нагрузку. Сопротивление обмотки дросселя 15, включенной последовательно с компенсирующим ре гулятором 11, необходимо для ограничения тока разряда индуктивности дросселя LCD-фильтра 2 на конденсатор 16. Причем индуктивное сопротивление этой обмотки будет изменяться в зависимости от скорости изменения напряжения на выходных выводах за

1 147644

Изобретение относится к элект— ротехнике и может быть использовано для.питания электрорадиоаппаратуры.

Целью изобретения является снижение динамической нестабильности вы-. ходного напряжения при скачкообразном понижении тока нагрузки.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого импульсного стабилизатора напряжения,(ИСН) . 10

ИСН содержит силовой ключ 1 и

LCD-фильтр 2, включенные последовательно между входной и выходной клеммами, делитель 3 напряжения, включенный параллельно выходным клеммам, усилитель 4 ошибки, своим инвертирующим входом подключенный к выходу делителя 3 напряжения, а неинвертированным входом соединен с первым источником 5 опорного напряжения, вто- 20 рой вывод первого источника 5 опорного напряжения соединен с общей шиной, выход усилителя 4 ошибки соединен с неинвертирующим входом первого компаратора 6, а инвертирующий вход пер- 25 вого компаратора 6 соединен с выходом генератора 7 пилообразного напряжения, а выход — с входом силового ключа 1, второй источник 8 опорного напряжения, включенный между первым 30 входом усилителя 9 с зоной нечувствительности и общей шиной, второй . вход усилителя 9 с зоной нечувствительности подключен к выходу усилителя

4 ошибки, а выходом — к входу регулирующего элемента 10, выходные выводы которого включены между входным и выходным выводами ИСН. Компенсирующий регулятор 11 входом подключен к выходу второго компаратора 12, инвер- 40 тирующий вход которого подключен к выходу третьего источника 13 опорного напряжения, дифференцирующий конденсатор 14 первым выводом подключен к выходной клемме, а вторым через: 45 вторую обмотку дросселя 15 ограничения тока — к общей шине, сглаживающий конденсатор 16, включенный между . выходными клеммами.

Устройство работает следующим об- 50 разом.

Пусть в начальный момент времени напряжение на выходе делителя 3 напряжения окажется меньше напряжения . первого и третьего источников 5 и 13 опорного напряжения. Вследствие этого с выхода второго компаратора . 12 превышения напряжения на вход компенсирующего регулятора 11 пос1476444 счет магнитной связи с другой обмоткой дросселя 15, включенной через конденсатор 14 параллельно выходным выводам ИСН.

При импульсном характере нагрузки

5 в момент скачкообразного уменьшения тока нагрузки напряжение на выходных выводах после размыкания силового ключа 1 будет продолжать расти за счет избыточной энергии, накопленной в индуктивности дросселя LCD-фильтра 2 при прохождении большего тока в нагрузке, так как ток в индуктивности изменяется по экспотенциаль- 5 ному закону и не может мгновенно изменить свое направление. Вследствие этого через индуктивное сопротивление обмотки дросселя 15, включен— ной последовательно с компенсирующим 2О регулятором 11, выходное напряжение на выходе ИСН будет расти. Когда напряжение на выходе де ителя 3 превысит напряжение источника 13 опорного напряжения, то на выходе второго компаратора 12 сформируется сигнал на размыкание компенсирующего регулятора 11. Передача энергии из дросселя LCD-фильтра 2 в нагрузку прекратится и будет продолжена через диод на конденсатор ЬСР-фильтра 2. По мере расходования энергии, накопленной в сглаживающем конденсаторе 16, напряжение на выходе делителя 3 напряжения снижается. Когда напряжение на выходе делителя 3 будет ниже уровня источника 13 опорного напряжения, то сигнал с выхода второго компаратора 12 замкнет компенсирующий регулятор 11, энергия LCD ôèëüòðà 2, уже накопленная в конденсаторе, приложится к нагрузке до момента размыкания регулятора 11. Процесс переключения компенсирующего регулятора будет длиться до тех пор, пока лишняя" энергия, запасенная в LCD-фильтре 2

45 в момент замкнутого состояния силового ключа 1, не будет израсходована.

При этом величина роста выходного напряжения будет ограничена уровнем третьего источника 13 опорного напря- 5О жения. Таким образом, циклическая работа компенсирующего регулятора 11, управляемая вторым компаратором 12 в паузах с момента размыкания силового ключа 1 и регулирующего элемента

10 до их замыкания, снижает динамическую нестабильность выходного напряжения ИСН при скачкообразном изменении нагрузки.

Формула и з обретения

Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий силовой ключ и LCDфильтр, включенные последовательно в силовую шину, делитель выходного напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу усилителя ошибки, неинвертирукнций вход которого подключен к выходу первого источника опорного напряжения, первый компаратор, подключенный неинвертирующим входом к выходу усилителя ошибки, инвертирующим входом — к выходу генератора пилообразного напряжения, а выходом — к входу управления силового ключа, усилитель с зоной нечувствительности, подключенный первым входом к выходу второго источника опорного напряжения, вторым входом — к выходу усилителя ошибки, а выходом — к входу регулирующего элемента, включенного между силовыми входной и выходной клеммами, фильтрующий конденсатор, подключенный между выходной клеммой и общей шиной, отличающийся тем, что, с целью снижения динамической нестабильности выходного напряжения при скачкообразном понижении тока нагрузки, в него введены второй компаратор, третий источник опорного напряжения, компенсирующий регулятор, дроссель ограничения тока с двумя обмотками и дифференцирующий конденсатор, причем второй компаратор неинвертирующим входом подключен к выходу выходного делителя напряжения, инвертирующим входом — к выходу третьего источника опорного напряжения, а выходом — к входу управления компенсирующего регулятора, первый силовой вход которого подключен к общей шине, а второй — к первому выводу первой обмотки дросселя ограничения тока, второй вывод которого подключен к входу LCD-фильтра, вторая обмотка дросселя ограничения тока первым выводом подключена к общей шине, а вторым через дифференцирующий конденсатор — к силовой выходной клемме.