Повышающий импульсный стабилизатор напряжения

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения путем обеспечения инвариантности коэффициента стабилизации к величине нагрузке. Множительный элемент 11, делящий выходное напряжение на ток, снимаемый с датчика 8 тока нагрузки, вырабатывает сигнал, пропорциональный величине нагрузки. Этот сигнал умножаетсяв множительном элементе 12 на сигнал, снимаемый с датчика 4 тока дросселя 2. Суммирующий усилитель 13 окончательно формирует управляющий сигнал, который вместе с развертывающим сигналом генератора 15 пилообразного напряжения подается на входы широтно-импульсного модулятора 14. Тем самым обеспечивается инвариантность выходного напряжения к величине сопротивления нагрузки и повышается стабильность выходного напряжения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1)5 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4422920/24-07 (22) 12.04.88 (46) 07.10.90. Бюп. Р 37 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Л.Б.Соболев (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. — М.:

Энергоатомиздат, 1986, с. 13, рис. 1.4, б.

Мелекин В.И. Динамические свойства преобразователей с ШИМ-2 в режиме прерывистого и непрерывного токов.

В кн.; Электронная техника в автоматике. / Под ред. Ю.И.Конева, М, Радио и связь, 1986, вып. 17, с. 43, рис. 3. (54) ПОВЪ|ШАЮ(1|ИЙ ИМПУЛЬСНЪ|Й СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть использовано для питания

„„SU„„1597873 А 1

2 различной радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения путем обеспечения инвариантности коэффициента стабилизации к величине нагрузке. Множительный элемент

11, делящий выходное напряжение на ток, снимаемый с датчика 8 тока нагрузки, вырабатывает сигнал, пропорциональный величине нагрузки. Этот сигнал умножается в множительном элементе 12 на сигнал, снимаемый с датчика 4 тока дросселя 2. Суммирующий усилитель 13 окончательно формирует управляющий сигнал, который вместе с развертывающим сигналом генератора 15 пилообразного напряжения подается на входы широтно-импульсного модулятора 14. Тем самым обеспечивается инвариантность вЬ|ходного напряжения к величине сопротивления нагрузки и повышается стабильность выходного напряжения. 1 ил.

1597873

Изобретение относится к источни- кам вторичного электропитания и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппарату5 ры.

Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения за счет обеспечения инвариантности коэффициента стабилизации к величине 1О нагрузки.

На чертеже представлена схема повышающего импульсного стабилизатора напряжения.

Стабилизатор содержит первый тран- 15 зистор 1, дроссель 2, первый диод 3, датчик 4 тока дросселя, второй.тран-. зистор 5, второй диод 6, конденсатор

7, датчик 8 тока нагрузки, резистор

9, третий диод 10, первый 11 и второй 20

12 множительные элементы, суммирующий усилитель 13, широтно-импульсный модулятор 14,. генератор 15 пилообразного напряжения и релейный элемент 16 °

Первый транзистор 1 включен между 25 входным выводом стабилизатора и первым выводом дросселя 2, который через первый диод 3 соединен с общей шиной.

Второй вывод дросселя 2 через датчик

4 тока соединен с первым выводом второго транзистора 5 и первым выводом второго диода 6. Второй вывод диода 6 подсоединен к первому выводу конденсатора 7 и через датчик 8 тока подсоединен к выходному выводу стаби35 лизатора. Вторые выводы транзистора

5 и конденсатора 7 подсоединены к общему выводу стабилизатора. Первый вывод резистора 9 подсоединен к входному выводу стабилизатора, а второй вывод через третий диод 10 — к общей точке диода 6 и конденсатора 7. Первый множительный элемент 11 входами подсоединен к датчику 8 тока и выходному выводу стабилизатора, а выходом — к первому входу второго множительного элемента 12, второй вход которого соединен с выходом датчика

4 тока. Суммирующий усилитель 13 соединен входами с выходным выводом стабилизатора, источником опорного напряжения U и выходом второго мнооп жительного элемента 12.-П1иротно-имцульсный модулятор 14 соединен входами с выходом суммирующего усилителя

13 и выводом генератора 15 пилообразного напряжения, а выходом — с управ-ляющим входом транзистора 5. Релейный элемент 16 подсоединен к выходному выводу стабилизатора и выходом— к управляющему входу транзистора 1 °

Множительные элементы 11 и 12 могут быть реализованы на микросхемах типа К525ПС2 или К525ПСЗ, причем множительный элемент 11 выполняет функцию деления, а множительный элемент !2 — функцию умножения. Трехвходовый суммирующий усилитель 13 может быть реализован на микросхеме К140УД17.

Повышающий импульсный стабилизатор напряжения работает следующим образом.

При включении стабилизатора оба транзистора 1 и 5 включены, поскольку на выходе релейного элемента 16 устанавливается высокое напряжение, и сигнал рассогласования на выходе усилителя 13 максимален, широтно-импульсный модулятор 14 находится в состоянии "насьпценияп. Ток дросселя

2 начинает нарастать и одновременно происходит заряд конденсатора 7 через дополнительную цепочку, включающую резистор 9 и диод 10. Выходное напряжение достигает значения

Кн

8l,lyt 8х р н где R — сопротивление резистора 9;

R — сопротивление диода 10 в, 3 открытом состоянии;

R„ — сопротивление нагрузки.

Дальнейшее нарастание выходного напряжения до номинального значения осуществляется за счет энергии, накапливаемой в дросселе 2 после вхождения широтно-импульсного модулятора

14 в зону линейной работы. При отсутствии цепочки из резистора 9 и диода 10 имеет место задержка нарастания выходного напряжения на время нахождения широтно-импульсного модулятора в состоянии насыщения" ° Кроме того, при скачкообразном увеличении тока нагрузки (набросе нагрузки) дополнительная цепочка препятствует уменьшении выходного напряжения ниже

BeJIH IHHbl U gg(y °

При скачкообразном уменьшении то-. ка нагрузки (сбросе нагрузки) избыточная энергия дросселя 2 вызывает большой выброс выходного напряжения.

В предлагаемом устройстве как только выходное напряжение превышает номинальное значение на некоторую величину йБьр„., срабатывает релейный эле159

5 мент 16 и выключает транзистор 1.

Тем самым отключается первичньй источник питания, прекращается подача энергии в дроссель, и выброс выходного напряжения существенно уменьшается.

В законе управления широтно-импульсным модулятором 14 присутствует составляющая, пропорциональная току дросселя 2, снимаемая с датчика 4 тока дросселя, что позволяет повысить общий коэффициент усиления контура обратной связи, а следовательно, коэффициент стабилизации. Для того, чтобы при этом в статической ошибке исключить составляющую, зависящую от нагрузки стабилизатора (так как не обеспечивается инвариантность коэффициента стабилизации к нагрузке), весовой коэффициент при составляющей тока дросселя реализован зависящим от нагрузки, т.е. формируется закон управления вида где U опорное напряжение; оп

U выходное напряжение;

I — ток дросселя;

K — постоянный коэффициент;

К (R )- коэффициент, пропорцио-. н нальный сопротивлению нагрузки.

При этом первый множительный элемент 11 осуществляет операцию деления выходного напряжения на ток нагрузки (снимаемый с датчика 8 тока), т.е. вырабатывает сигнал, пропорциональный сопротивлению нагрузки. Второй множительный элемент 12 осуществляет операцию умножения этого сигнала на сигнал, пропорциональный току дросселя

2. В суммирующем усилителе 13 осуществляется окончательное формирование управляющего сигнала, который вместе с развертывающим сигналом генератора 15 пилообразного напряжения подается на входы широтно-импульсного модулятора 14, При изменении тока нагрузки пропорционально изменяется, ток дросселя и обратно пропорционально -. коэффициент K<(R„) так, что составляющая К (В.н)- ? р остается неизменной. Тем самым обеспечивается инвариантность выходного напряжения к величине сопротивления нагрузки и повышается статическая стабильность

7873 6 выходного напряжения без ухудшения динамических свойств стабилизатора.

Транзистор 1, диод 3, дроссель 2 стабилизатора могут работать в режиме предварительного понижающего стабилизатора.

Таким образом, изобретение позволяет повысить стабильность выходного напряжения повышающего импульсного стабилизатора напряжения.

10

Формула изобретения

Повышайщий импульсный стабилизатор напряжения, содержащий последовательно включенные дроссель, датчик тока дросселя и диод, причем дроссель свободным выводом подключен к вход20 ному выводу, а также регулирующий транзистор, включенный между общим выводом и точкой соединения датчика тока. дросселя и диода, второй вывод которого через конденсатор соединен с общим выводом, суммирующий усилитель, подключенный первым и вторым входами соответственно к выходноМу выводу и источнику опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам суммирующего усилич еля и генератора пилообразного напряжения, при этом выход широтно-импульсного модулятора соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения за счет обеспечения инвариантности коэффициента стабилизации к величине нагрузки, в него введены датчик тока нагрузки, первый множи1 тельный элемент, осуществляющий функцию деления, и второй множительный элемент, кроме того, суммирующий усилитель снабжен третьим входом,, соединенным с выходом второго множительного элемента, при этом датчик тока нагрузки включен между вторым

50 выводом диода и выходным выводом, входы первого множительного элемента соединены соответственно с выходом датчика тока нагрузки и с выходным выводом, а входы второго множительного элемента соединены соответственно с выходом первого множительного

55 элемента и с выходом датчика тока дросселя.