Непрерывно-ключевой источник электропитания

 

ОП ИСАКИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснин

Социалистическин республни

<в 935906 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 12 09.80 (2l) 2982407/24-07 (51)М. Кл.

G 05 F 1/56 с присоединением заявки ¹

)Ьвударстеканыб квинтет

CCCP ао делам нэабретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 15. 06. 82. Бюллетень ¹ 22 (53) УДК 621. 316. . 722. 1 (088.8) Дата опубликования описания 15.06.82 (72) Авторы изобретения

Л. Ф. Захаров, Г. C. Стоянов, Г. С. Анурь и l0. И. Козырев (71) Заявитель (54) НЕПРЕРЫВНО-КЛОЧЕВОЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам электропитания радиоэлектронной аппаратуры и электротехнических систем.

Известен непрерывно-ключевой стабилизатор напряжения, содержащий непрерывный и ключевой стабилизаторы (1)J.

Наиболее близким по технической . сущности и достигаемому результату является непрерывно-ключевой стабили10 затор напряжения, содержащий последовательно соединенные ключевой элемент. LCD-фильтр, регулирующий элемент непрерывного действия, схему сравнения, усилитель постоянного тока, один иэ выходов которого соединен с управляющим электродом регулирующего элемента непрерывного действия, а вход - с выходом схемы сравнения, датчик тока, фильтр цепи управления клю чевого стабилизатора и широтно-импульсный модулятор ) 21.

Недостатком данных устройств является то, что при малом значении ïîстоянной времени и, соответственно, коэффициента сглаживания фильтра цепи управления ключевого стабилизатора оно теряет устойчивость от возмущений, возникающих в выходной и входной цепях. Завышение в целях обеспечения устойчивости схемы постоянной времени фильтра цепи управления ключевого стабилизатора приводит к повышению динамической и статической нестабильности и снижению КПД устройства при изменениях тока нагрузки, что обусловлено инерционностью фильтра.

Цель изобретения - повышение устойчивости и улучшение качества регулирования непрерывно-ключевого источника электропитания.

Поставленная цель достигается тем, что в непрерывно-ключевой источник электропитания, состоящий иэ импульс" ного и непрерывного стабилизаторов, причем ключевой элемент импульсного стабилизатора соединен последовательно с ЫЗ-фильтром, цепь, состоящая

3 93590 из последовательно соединенных регулирующего элемента непрерывного ста- билизатора и датчика тока, подключена параллельно выходным выводом источ" ника, блок сравнения входом подключен к выходным выводам источника, а выходом - к входу усилителя постоянного тока, выход которого под. ключен к управляющему входу регулирующего элемента непрерывного стабили- 1р затора, а датчик тока через параллель. но подключенный к его выводам фильтр соединен со входом широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к управляющему входу ключевого стабилизатора, введены блок управления и регулируемое сопротивление, причем один вывод регулируемого сопротивления подключен к одному из выводов датчика тока, второй вывод регулируемого сопротивления через .фильтр подключен к дополнительному входу широтно-импульсного модулято -ра, а управляющий вход через блок управления " к дополнительному выходу усилителя постоянного тока.

На чертеже представлена функциональная схема непрерывно-импульсного источника электропитания.

Источник содержит последовательно зо соединенные ключевой элемент

LCD-фильтр 2, регулирующий элемент непрерывного стабилизатора 3, блок, сравнения.4, усилитель постоянного тока 5, один из выходов которого соединен с управляющим электродом ре35 гулирующего элемента непрерывного стабилизатора, а вход - с выходом блока сравнения, датчик тока 6, фильтр 7 цепи управления ключевого ао стабилизатора, широтно-импульсный модулятор 8, блок управления 9 и регулируемое сопротивление 10, причем один вывод последнего соединен с выходом датчика тока, второй - с дополнительным входом широтно-импульс45 ного модулятора, а управляющий вход

- через блок управления с дополнительным выходом усилителя постоянного то-. ка.

Непрерывно-импульсный источник электропитания работает следующим образом.

В статическом режиме работы, при отсутствии возмущающих воздействий всякие изменения выходного напряжения непрерывно-ключевого источника электропитания передаются для их обработки по цепи обратной связи не»

6 4 прерывного стабилизатора, состоящей иэ блока сравнения 4 и усилителя постоянного тока 5, на линейный регулирующий элемент 3 и по цепи управления импульсного стабилизатора, состоящей из фильтра 7 и широтно-импульсного модулятора 8, на ключевой элемент 1, Среднее значение тока, протекающего через регулирующий элемент 3 непрерывного стабилизатора, и среднее значение выходного напряжения устройства поддерживается на заданном Уровне изменением длительности замкнутого состояния ключевого элемента 1. Постоянная времени Тф и, соответственно, коэффициент сглаживания Ког фильтра 7 задается сигналом, снимаемым с блока управления 9 и поступающим на регулируемое сопротивление 10 (в качестве регулируемого сопротивления может служить транзистор) .

Здесь

Te= RC, где R, С вЂ” активное сопротивление и емкость фильтра 7.

К+Хс ( сг - X 3+R. tg где Х, В. — емкостное сопротивление конденсатора и эквивалентная нагрузка фильтра 7.

Причем, постоянная времени Т@ устанавливается минимально возможной, т, е. таким, чтобы обеспечить работоспособность устройства на границе зоны устойчивости. Обеспечение в статическом режиме работы устройства минимального значения постоянной времени Т@ позволяет снизить инерционность фильтра 7, и следовательно, повысить быстродействие импульсного стабилизатора. При этом изменения .тока нагрузки отрабатываются быстрее импульсным стабилизатором и на регули. рующем элементе 3 непрерывного стабилизатора рассеивается меньшая мощность, что ведет к повышению КПД стабилизатора. При наличии возмущений как по входу, так и по выходу стабилизатора величина сигнала, снимаемого с дополнительного выхода усилителя постоянного тока 5, может превысить заданную величину динамической, нестабильности. Это приведет к появлению на выходе блока 9. сигнала, который поступит на управляющий вход регулируемого сопротивления 10. При

1этом возрастет величина активного

9359 сопротивления регулируемого сопротивления 10 и соответственно постоянная времени Тф, что приводит к расширению области устойчивой работы стабилизатора и предотвращает возник- S новение автоколебательного режима устройства.

Таким образом, введение в непрерывно-. ключевой источник электропитания блока управления 9 и регулируемого сопротивления 10 позволяет по- высить динамическую устойчивость и

КПД стабилизатора в статическом режиме работы, что достигается изменением постоянной времени цепи управ- 1$ ления импульсного стабилизатора в зависимости от величины нестабильности выходного напряжения устройства.

Кроме того, повышение быстродействия импульсного стабилизатора за счет 20 обеспечения s статическом и динамическом режимах работы устройства минимально возможного значения постоянной времени Ть позволяет повысить качество регулирования выходного на- 2$ пряжения стабилизатора.

Формула изобретения тора и датчика тока, подключена па.раллельно выходным выводам источника, блок сравнения входом подключен к выходным выводам источника, а выходомк входу усилителя постоянного тока, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента непрерывного стабилизатора, а датчик тока через параллельно подключенный к его выводам фильтр соединен с входом широтно-импульсного модулятора, выход которого подключен к управляющему входу ключевого стабилизатора, отличающийся, тем, что, с целью повышения устойчивости, КПД и уменьшения динамической нестабильности, в него введены блок управления и регулируемое сопротивление, причем один вывод регулируемого сопротивления подключен к одному из выводов датчика тока, второй вывод регулируемого сопротивления через фильтр подключен к дополнительному входу широтно-импульсного модулятора, а управляющий вход через блок управления - к дополнительному выходу усилителя постоянного тока.

Непрерывно-ключевой источник электропитания состоящий из импульсного Зя и непрерывного стабилизаторов, причем ключевой элемент импульсного стабили затора соединен последовательно с

ЫЭфильтром, цепь, состоящая из последовательно соединенных регулирующего элемента. непрерывного стабилиза3S

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 419868, кл. С 05 Р 1/56, 1974.

2, Китаев В. Е., Захаров Л. ф.

Анализ устойчивости непрерывно-импульсных стабилизаторов с ШИИ.

- 13лектросвязь", 1980, 11 3, с. 43-46.

935906

Составитель О. Иещерякова, Редактор К. Волойук Техред И.Тепер Корректор И.Коста

Заказ 4210/50 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делан изобретений и открытий

1130)g, Иосква, 3-35, Рауаская наб,, д. 4/5

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