Пьезополупроводниковый стабилизатор напряжения

 

Изобретение относится к стабилизированным источникам питания. Целью Т изобретения является повышение КПД при работе в широком диапазоне изменения нагрузки. Цель достигается введением канала управления скважностью импульсов с токовым управлением . Тем самым обеспечивается работа вблизи вершины амплитудно-частот - ной характеристики пьезотрансформа- ,тора и независимо от величины нагрузки . Поиск резонансной частоты пьезотрансформатора 4 и ее подстройка осуществляется каналом частотного управления, содержащим частотозадающий генератор 1, управляемый узлом 9 сравнения, отслеживающим изменения выходного напряжения посредством сравнения напряжения на делителе 7 с опорным напряжением источника 10. 1 ил.

„.SU,» 1644111 А 1 (51)5 G 05 F 1/56,ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

П

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ н a a TOPQNOMV СИИ ДИтельстйу

17 (2 I ) 4685795/07 ,(22) 03.05.89 (46) 23. 04 . 91 . Бил. Ф 1 5 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) С.Г. Бочкарев, Д. Г. Воронин, . Г.А.Данов, В.В.Дрожжев и B.Н.Фролов (53) 621 . 316. 722. 1(088. 8) (56) Ерофеев А.А. Пьезоэлектрические устройства автоматики.-Л,:. Машиностроение, 1982, с 85-89.

Ерофеев В.А. и др. Пьезокерамические трансформаторы и их применение в радиоэлектронике.-N.: Радио и связь, 1988, с.93, рис,3.23 ° (54) ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к стабилизированным источникам питания. Целью

1 изобретения является повышение КПД при работе в широком диапазоне изменения нагрузки. Цель достигается введением канала управления скваж.ностью импульсов с TQKoBblM управлением. Тем самым обеспечивается работа вблизи вершины амплитудно.-частот ной характеристики пьезотрансформа1 тора и независимо от величины нагрузки. Поиск резонансной частоты пьезотрансформатора 4 и ее подстройка осуществляется каналом частотного управления, содержащим частотозадающий генератор 1, управляемый узлом

9 сравнения, отслеживающим изменения выходного напряжения посредством сравнения напряжения на делителе 7 с опорным напряжением источника 10.

1 ил.! 644111

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры

Целью изобретения является повышеник КПД пьезополупроводникового стаби" лизатора при работе в широком диапазоне изменения нагрузки, На чертеже представлена функцио- lp нальная схема пьезополупроводникового стабилизатора напряжения..

Стабилизатор напряжения содержит

Ъчастотозадающий генератор 1, широтно.импульсный модулятор 2, усилитель 3 15 мошности, пьезотраисформаторный (ПТ) элемент 4 и выпрямитель"фильтр 5, включенные последовательно. Выходной вывод узла 5 соединен с вькодным вы" водом 6 стабилизатора. Делитель 7 20 напряжения включен между вькодным выводом 6 и общей шиной 8, выход делителя 7 напряжения соединен с инвертирующим входом узла 9 сравнения.

Вькод узла 9 сравнения подключен к 25 входу частотозадающего генератора 1..

Вькод источника 1О опорного напряжения подключен к иеинвертирующим входам узла 9 сравнения и компоратора

11, В цепь отрицательной обратной 3р связи комаратора 11 включен резистор

12, а вькод компаратора 11 подключен к входу управления скважностью широтно-импульсного модулятора 2. Резистор 13 включен между инвертирующим входом комапаратора 11 и датчиком 14 тока, один вывод которого подключен к общей шине 8, а другой — к нагрузке 15. Нагрузка 15 включена между вькодным выводом 6 стабилизатора и 4О датчиком 14 тока (нагрузка 15 и датчик !4 тока включены последовательно).

Элементы ll 12,13 входят в состав усилителя 16,17 — вход питания усилителя 3 мощности. 45

Стабилизатор работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения, когда выходное напряжение пьезотрансформаторного элемента 4 минимально и напряжение обратной связи, поступающее через делитель 7 на вход узла 9 сравнения, близко к нулю, узел 9 сравнения может быть выполнен, например, в виде генератора линеино изменяющегося напряжения. Под действием управляющего напряжения, поступающего с выхода узла сравнения на вход частотозадающего генератора 1, на вькоде последнего изменяется частота следования импульсов в соответствии с крутизной управления от значения

Е,, „ до f>. ц. Импульсы напряжения с йзменяющейся частотой (в данном случае убывающей) поступает на частотозадающий вход широтно-импульсного модулятора 2. Напряжение на датчике

14 тока также близко к нулю, и на выходе компаратора 11 формируется высокий уровень, который поступает на вход управления скважностью широтноимпульсного модулятора 2. Под действием этого уровня широтно-импульсный модулятор 2 изменяет скважность им-! пульсов, поступающих на его вход с выхода частотозадающего генератора 1 до максимального значения, С выхода широтно-импульсного модулятора 2 последовательность импульсов подается на вход усилителя 3 мощности. Под действием импульсного входного напряжения на выходе пьезотрансформаторного элемента 4 генерируется напряжение, амплитуда которого увеличивается по мере приближения частоты входной последовательности импульсов к резонансной частоте ПТ, соответствующей данной нагрузке. Одновременно увеличивается ток через нагрузку 15, а следовательно, и падение .напряжения на датчике 14 тока. Это напряжение через резистор 13 поступает на инвертирую" щий вход компаратора 11, вызывая снижение напряжения на его выходе и как следствие этого уменьшение скважности импульсов на выходе широтноимпульсного модулятора 2, что, в свою очередь, способствует быстрому нарастанию напряжения на выходном выводе 6 стабилизатора. Когда уровень напряжения на выходном выводе 6 достигает номинального значения, на,пряжение на инвертирующем входе узла 9 сравнения станет равным напряжению на его неинвертирующем входе и период колебаний линейного напряжения на выходе узла сравнения 9 стремится к. бесконечности, yseJy 9 сравнения переходит в стационарный режим с линейным законом регулйрования и частота импульсов частотозадающего генератора 1 устанавливается вблизи частоты резонанса ПТ, соответствующей данной нагрузке. Одно в ременно о с танавлнвае тс я дальнейший рост тока через нагрузку 15; а следовательно, падение напряжения на дат1644111

Использование канала регулирования скважности с токовым управлением позволяет работать вблизи вершины амплитудно-частотной характеристики

ПТ, что существенно повышает коэффициент полезного дейстьия стабилизатора в области малых токов нагрузки и делает его практически постоянным в диапазоне нагрузок от некоторого максимального значения до холостого хода.

30

Составитель И.Кладов

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор А.Оса лепко

Редактор О.Стенина

Заказ 1461 Тираж 479 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 чике 14 становится постоянным,.Это напряжение через компаратор 11 фиксирует скважность последовательности ипульсов на выходе широтно-импульсного модулятора 2, что приводит к стабилизации напряжения на нагрузке !5, При изменении нагрузки 15 изменяется напряжение на выходном выводе 6. Это изменение через делитель 7 передает- !О ся на инвертирующий вход узла 9 сравнения, что вызывает соответствующее изменение напряжения на выходе узла 9 сравнения, под действием которого происходит изменение частоты частото- 15 задающего генератора 1 до значения, соответствующего резонансной частоте

ПТ для новой нагрузки, одновременно происходит изменение скважности до значения, соответствующего новой нагрузке.,Фо рмула изоб ре тени я

Пьезополупроводниковый стабилизатор напряжения, содержащий последовательно соединенные между входным и выходным выводами усилитель мощности, пьезотрансформаторный элемент, выпрямитель и фильтр, канал управления частотой, включающий делитель напряжения, включенный между выходным выводом и общей шиной, выход которого соединен с инвертирующим входом узла сравнения, неинвертирукший вход которого подключен к источнику опорного напряжения, и частотозадающий генератор, вход которого соединен с выходом узла сравнения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД при работе в широком диапазоне изменений нагрузки, в него введен канал управления скваж, ностью с токовым управлением, включающий широтно-импульсный модулятор, усилитель и датчик выходного тока, причем инвертирующий вход усилителя подключен к датчику выходного тока, неинвертирующий — к источнику опорного напряжения, а выход — к входу управления скважностью широтно-импульсного модулятора, частотозадающий вход которого соединен с выходом частотозадающего генератора, а выход с управляющим входом усилителя мощности.