Импульсный стабилизатор напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 Ю (111 Р 1/56 эь ВСЕСОВЗИА ЯПя ЖННОтиничнж 1авлиотни ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И АВЪЭРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС делдм изоБРетений и Открыт(72) М,В. Капитонов, Н.Н. Прокопенко, Е.И. Старченко и Ю.М. Соколов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) и Шахтинский технологический институт (53) 621.316,722. 1(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 506837, кл. С 05 Р 1/562. Букреев С.С, Силовые электронные приборы. М , "Радио и связь", 1982, с. 197, рис, 119.(54)(57) ИМПУЛЬСНЫИ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий между входным и выходным выводами последовательно соединенные первый силовой ключ и ЬСР-фильтр, делитель напряжения, включенный параллельно выходным выводам, усилитель ошибки, инвертирующим входом соединенный с выходом делителя напряжения, источник опорного напряжения, включенный между неинвертирующим входом усилителя ошибки и общей шиной, компараторширотно-импульсного модулятора, неинвертируэяцим входом подключенный к выходу усилителя ошибки, генератор. пилообразного напряжения, выходом напряжения пнлооб"разной формы соединенный с инвертирующим входом компаратора широтноимпульсного модулятора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения амплитуды выброса выходногонапряжения импульсного стабилизаторанапряжения при сбросе тока нагрузки,в устройство введены триггер, логический элемент И, второй силовойключ, резистор и импульсный узел вгенераторе пилообразного напряжения,формирующий импульс отрицательнойполярности во время обратного ходанапряжения пилообразной формы, причеминформационный вход триггера соединен с выходом компаратора широтноимпульсного модулятора и первым входом логического элемента И, второйвход которого подключен к прямомувыходу триггера, выход логическогоэлемента И соединен с управляющимвходом первого силового ключа, тактовый вход триггера подключен к импульсному узлу в генераторе пилообразного напряжения, инверсный выходтриггера соединен с управляющим входом второго силового ключа, которыйпоследовательно с резистором включенпараллельно выходным выводам.1 1121Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вблоках питания устройств автоматикии вычислительной техники,Известен импульсный стабилизаторнапряжения (ИСН), содержащий источникопорного напряжения, двухкаскадныйдифференциальный усилитель, генератор пилообразного напряжения, силовой ключ, ЬСР-фильтр, регулирующие 10транзисторы, обладающий относительновысокой динамической стабильностьювыходного напряжения при скачкообразных изменениях тока нагрузки 1 1.Недостатками известного ИСН являются низкий КПД в режиме переходногопроцесса и сложность схемы,Наиболее близким к изобретенню пОтехнической сущности является ИСН,содержащий между своим входом и выхо" 0дом последовательно соединенные силовой ключ и ЬСР-фильтр, делитель напряжения, включенный параллельно выход"ным клеммам, усилитель ошибки, инвертирующим входом подключенный к выходу делителя напряжения, источник опорного напряжения, включенный междуинвертирующим входом усилителя ошибки и общей шиной, компаратор широтноимпульсного модулятора, неинвертирующим входом подключенный к выходуусилителя ошибки, выходом - к управляющему входу силового ключа, генератор пилообразного напряжения, выходом напряжения пилообразной формысоединенный с инвертирующим входом35компаратора широтно-импульсного модулятора 2 1,Недостатком известного ИСН являет"ся высокая динамическая нестабильность выходного напряжения при сбросе тока нагрузки, так как при этомвозникает всплеск напряжения на выходе, обусловленный тем, что величина тока в индуктивности ЬСЭ-фильтра45определяется током нагрузки и мгновенно измениться не может. При значительном скачке тока нагрузки выбросы напряжения, возникающие на выходе стабилизатора, могут привестик выходу из строя аппаратуры, полу 50чающей от него питание,Цель изобретения - уменьшениеамплитуды выброса выходного напряжения ИСН при сбросе тока нагрузки.Поставленная цель достигаетсятем, что в ИСН, содержащий междусвоим входным и выходным выводамипоследовательно соединенные первый 659 1силовой ключ и ЕСП-фильтр, делитель напряжения, включенный параллельно выходным клеммам, усилитель ошибки, инвертирующим входом соединенный с выходом делителя напряжения, источник опорного напряжения, включенный между неинвертирующим входом усилителя ошибки и общей шиной, компаратор широтно-импульсного модулятора, неинвертирующим входом соединенный с выходом усилителя ошибки, генератор пилообразного напряжения, выходсм напряжения пилообразной формы подключенный к инвертирующему входу компаратора .широтно-импульсного модулятора, введены триггер, логический элемент И, второй силовой ключ, резистор и импульсный узел в генераторе пилообразного. напряжения, формирующий импульс отрицательной полярности во время обратного хода напряжения пилообразной формы, причем информационный вход триггера соединен с выходом компаратора широтно-импульсного модулятора и первым входом логического элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, выход логического элемента И соединен с управляющим входом первого силово" го ключа, тактовый вход триггера подключен к импульсному узлу в генераторе пилообразного напряжения, инверсный выход триггера соединен с управляющим входом второго силового ключа, который последовательно с резистором включен параллельно выходным клеммам., На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.ИСН содержит между своим входом и выходом последовательно включенные первый силовой ключ 1 и ЬСЭ-фильтр 2, в свою очередь состоящий иэ дросселя 3, конденсатора 4 и замыкающего диода 5, Первый вывод дросселя 3 соединен с выходом первого силового ключа 1, второй - с выходом ИСН, замыкающий диод 5 катодом подключен к выходу первого силового ключа 1, анодом - к общей шине. Конденсатор 4 совместно с делителем 6 напряжения включен параллельно выходным выводам. Выход делителя 6 напряжения подсоединен к инвертирующему входу усилителя 7 ошибки. Источник 8 опорного напряжения включен между неинвертирукнцим входом усилителя 7 ошибки и общей шиной. Выход усилитнля 7 ошибки соединен с неинвертирующим входом компара11216 тора широтно-импульсного модулятора 9. Генератор 10 пилообразного напряжения выходом 11 напряжения пилообразной формы соединен с инвертирующим входом компаратора широтно-импульсного модулятора 9, импульсным выходом 12 - с тактовым входом триггера 13Информационный вход триггева 13 соединен с выходом компаратора широтно-импульсного модулятора 9 и 1 О первым входом логического элемента И 14второй вход которого подключен к прямому выходу триггера 13. Инверсньй выход триггера 13 соединен с управляющим входом второго силового 5 ключа 15, который последовательно с резистором 16 подключен параллельно выходным клеммам.ИСН работает следуняцим образом.В установившемся режиме при посто янном сопротивлении нагрузки напряжение на нагрузке (беэ учета пульсаций) поддерживается на уровне, определяемом действием петли обратной связи, воздействующей на длительность 25 импульсов, управляющих первым силовым ключом 1. При этом на прямом выходе триггера 13 устанавливается высокий логический уровень, на инверсном выходе - низкий, поэтому второй ЗО .силовой ключ 15 разомкнут, а импульсы с выхода компаратора широтно-импульсного модулятора 9 через логический элемент И 14 беспрепятственно проходят на управляющий вход первого силового ключа 1. Этот процесс происмодит в интервал времени 0-В момент скачкообразного изменения ток нагрузки (уменьшения) напряжение на выходе ИСН начинает возрастать, 40 так как энергия, накопленная в дросселе 3, расходуется на заряд конден.сатора 4. Первый силовой ключ 1 эапи 59 4рается, ближайший тактовый импульс Б переводит триггер 13 в противопомложное состояние, на его выходе появФФ 1 ляется потенциал ло гиче скои 1 , к оторцй замыкает второй силовой ключ 1 5 . Конденсатор 4 начинает раз рязаться с постоянной времени, определяемой параметрами конденсатора 4 и ре з ис тора 1 6 . Величина резистора 1 6 выбирается из условия максимального тока нагрузки, предшествовавшего скачкообразному сбросу тока нагрузки , Когда напряжение н а выходе ИСН входит в зону статической нестабильности, на вьмоде компаратора широтно-импульсного модулятора 9 появляется импульс , Но замыкание первого силового ключа 1 происходит не раньше, чем триггер 1 3 возвращается в состояние логической " 1 " на прямом выходе , Этим достигается исключение возможной положитель. - ной обратной свя эи по току нагрузки при скачкообразном увеличении .сопротивления нагрузки . В момент времени С напряжение на выходе ИСН вновь на" 3чинает возрастать, но так как токФв дросселе 3 в это время имеет узе меньшую величину, то к моменту прихода ближайшего тактового импульса й амплитуда выброса меньше З 0 Таким образом, введение второго силового ключа 15 и схемы управления им позволяет шунтировать выход предлагаемого ИСН, предотвращая недопустимые выбросы выходного напряжения. При этом рассеяние избыточной энергии, накопленной в дросселе 3 и конденсаторе 4 в основном осуществляется резистором 16, а второй силовой ключ 15, в качестве которого используется биполярный транзистор, не требует дополнительного теплоот- вода..Составитель С. МакароРедактор Л. Алексеенко Техред Л,Кэцюбняк ре ипенк аказ одписно ПП "Патент", г. Ужгород,Фил Проектная,81/37 Тираж 8ВНИИПИ Государственнопо делам изобретений113035, Москва, Ж, Р 1о комитета СССРи открытийушская наб д.