Способ управления импульсным стабилизатором постоянного напряжения

(57) Изобретен технике и може пульсных стабил напряжения рел изобретения яв надежности. Уп элементом (РЭ) к электроено в имтоянного относитсябыть приме заторах ного ти Цельюние КПД тся по вы- юаай Сллирующимется в вление ре осуществ ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО 1(56) Электронная техника вке. : Сборник стате" /ПО.И.Конева. - М.: Р д1986, вып.17, с.60.Л-торское свидетельствоф 693352, кл. С 05 Е 1/56,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМП СТАБИЛИЗАТОРОМ ПОСТОЯННОГ,ЯО 1534 функции двух контролируемых параметров: выходного напряжения и тока,протекающего через РЭ 1. ВыключениеРЭ 1 осуществляется в момент достижения током, протекающим через него,нулевого значения. Включение РЭ 1осуществляется в момент, когда выходное напряжение становится меньшезаданного сигнала. Осуществляя двухпараметрическое управление РЭ 1, можно обеспечить нулевые динамическиепотери при выключении РЭ 1, что существенно снижает уровень коммутационных высокочастотных помех и позволяет повысить. КПД и надежность. Приизменении входного напряжения илитока нагрузки будет изменяться частота импульсов, включающих РЭ 1. Длительность его включенного состоянияостается неизменной и определяетсяпараметрами резонансного ЬС-контураузла 3 преобразования формы тока.Этим обеспечивается стабилизацияходного напряжения. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть применено, на-пример, в импульсных стабилизаторахпостоянного напряжения релейного типа.5Целью изобретения является повышение КПД и надежности.На фиг.1 представлена блок-схемастабилизатора, поясняющая предлагаемый способ; на Фиг.2 - вариант устройства, реализующего способ.Импульсный стабилизатор двухпозиционного регулирования (фиг.1) состоит из ключевого регулирующего элемента 1, датчика 2 тока, узла 3 преобразования Формы тока, выполненного,например, в виде последовательноговключенных ЬС-резонансного контура иЬС 0-фильтра, нагрузки 4, блока 5 упФэ 2 Оравления по току, блока 6 управления понапряжению, при этом блоки 5 и б управле-,ния по току и напряжению соединеныпо входу соответственно с выходомдатчика 2 тока и выходом стабилизатора напряжения, а по выходу - с управляющими входами ключевого регулирующего элемента 1,Цепи преобразования сигналов попредлагаемому способу состоят из следующих звеньев: блок 5 управления я-току - узел 7 сравнения, источник 8эталонного напряжения, усилитель 9постоянного тока и Формирователь 16запирающих тактовых импульсов, блок,б управления по напряжению - узел 11сравнения, источник 12 эталонного,напряжения, усилитель 13 постоянноготока и Формирователь 14 отпирающихтактовых импульсов,Сущность способа заключается вследующем,Импулвсный стабилизатор с двухпо"зиционным регулированием характеризуется переменным периодом переключения регулирующего элемента 1. Включение в силовую цепь стабилизаторапоследовательно с ЬСЭ-фильтром узлапреобразования формы тока (например,резонансного контура) позволяет преобразовать форму тока из прямоугольной в квазисинусоидальную или колоколообразную. Длительность интервалапротекания тока через открытый регулирующий элемент 1 определяется только параметрами резонансного контура 55и в процессе работы стабилизаторапрактически не меняется. По предла.гаемому способу управление регулирующим элементом 1 осуществляется в функции двух контролируемых параметров: выходного напряжения и тока, протекающего через регулирующий элемент.Выключение регулирующего элемента 1 осуществляется в момент достижения током, протекающим через него, нулевого значения, а включение осуществляется в момент, когда выходное напряжение достигает заданного минимального значения. Таким образом, осуществляя двухпараметрическое управление регулирующим элементом 1 (по току и по напряжению), можно обеспечить нулевые динамические потери при выключении регулирующего элемента. Для реализации способа стабилизатор снабжен контурами обратной связи по току и по напряжению, которые обеспечивают дв,Ьпозиционный (релейный) метод регулирования. Так как длительность импульса тока определяется параметрами резонансного контура и в процессе стабилизации напряжения остается неизменной, то время включенного состояния регули" рующего элемен"з 1 также остается постоянным, а период перек.цочения регулирующего элемента 1, зависящий от длительности выключенного состояния регулирующего элемента 1, определяется возмущающими воздействиями (изменением входного напряжения, тока нагрузки и т.д.). Причем период коммутации регулирующего элемента 1 изменяется таким образом, что обеспечивается стабильным напряжение на выходе устройства. В контуре управ-. ления по току сигнал, снимаемый с датчика 2 тока, сравнивают в узле 7 с заданным сигналом, поступающим от эталонного источника 8. Величина сигнала соответствует нулевому мгновенному значению тока регулирующего элемента 1. Полученный сигнал рассогласования (при равенстве нулю тока регулирующего элемента) усиливается усилителем 9 постоянного тока и подается в формирователь 1 О импульсов, где происходит преобразова" ние аналогичного сигнала в импульсный сигнал. С формирователя 10 импульсов указанный сигнал поступает на один из управляющих входов регулирующего элемента 1. В результате регулирующий элемент 1 выключается. Причем выключение производится в мо-4438 6 мех. 455,формула изобретенияСпособ управления стабилизаторомпостоянного напряжения с узлом преобразования Формы тока ключевого регулирующего элемента в колоколообраз" 50 ную или квазисинусоидальнуюф заклОчающийся в том, что контролируют выходное напряжение импульсного стабилизатора, сравнивают его с заданнымсигналом, усиливают сигнал рассогласования, формируют управляющий сигналпо напряжению в вице тактовых импульсов и воздействуют сформированным сигналом на ключевой регулирующий элемент, о т л и ч а ю щ и й -5 153 мент достижения током регулирующего элемента 1 нулевого значения.В контуре управления по напряжению сигнал, поступающий с выхода стабилизатора, подается на один иэ входов узла 11, на второй вход которого поступает сигнал от эталонного источника 12, величина напряжений ксторого соответствует заданному минимальному выходному напряжению. Сигнал рассогласования (полученный при достижении напряжением на нагрузке минимального значения) усиливается усилителем 13 постоянного тока и подается в Формирователь 14 импульсов. В последнем из аналогового сигнала формируется импульсный сигнал, который поступает на второй управляющий вход регулирующего элемента 1, В результате регулирующий элемент включается.Предлагаемый способ осуществляют в стабилизаторе напряжения с двухпозиционнйм регулированием (фиг.2), На фиг.2 приняты следующие обозначения: ключевой регулирующий элемент 1, реализованный на транзисторе, датчик 2 тока, узел 3 преобразования формы тока, состоящий из 1.С-резонансного контура, развязывающего трансформатора, силового и вспомогательного выпрямителей, силового ЬСВ-фильтра, нагрузка 4, блок 5 управления по току, состоящий из трансформатора тока и развязывающего диода, блок 6 управления по напряжению, содержащий узел сравнения, усилитель постоянного тока с оптоэлектронным узлом гальва" нической развязки, формирователь импульсов, выполненный на.логических. элементах И-НЕ и транзисторном усилителе мощности.При подаче входного напряжения У блок 6 управления по напряжению Формирует отпирающий импульс, который через дифференцирующую цепь подается на вход регулирующего элемента 1. Транзистор включается, и по его коллекторной цепи начинает протекать ток.В результате через трансформатор тока и развязывающий диод блока 5 управления по току обеспечивается насыщение транзистора. При этом в резонансном контуре через дроссель осуществляется заряд конденсатора, включенного параллельно первичной обмотке трансформатора. Ток в резонансном контуре имеет колоколообразную Форму 5 10 15 20 25 30 35 40 и спадает до нуля по окончании заряда конденсатора. При нулевом значении коллекторного тока регулируощего транзистора его базовая цепь также обесточивается к транзистор закрывается. Энергия, накопленная конденсатором резонансного контура, в процессе его разряда трансформируется и через силовой выпрямит:.ь и 1.С-Ф;.пьтр подается в нагрузку. Но окончании разряда конденсатора резонансного контура напряжение на выходе устройства начинает снижаться. При достижении выходным напряжением зацанного минимального уровня блок 6 управления по напряжению вырабатывает сигнал на включение регулирующего элемента и указанные процессы в схеме повто" ряются.При изменении вводного напряжения или тока нагрузки изменяется частота импульсов, включающих, регулирующий элемент 1, а длительность его включенного состояния остается неизменной, так как определеяется параметрами резонансного ЬС-контура. Этим обеспечивается стабилизация вы 1ходного напряжения.Таким образом, при предлагаемом способе стабилизации постоянного напряжения автоматически обеспечиваются нулевые коммутационные потери и существенно снижается уровень коммута" ционных высокочастотных помех. Это позволяет повысить КПД и надежность стабилизатора, существенно улучшить его массогабаритные показатели, в особенности при гибридно-пленочной технологии, так как уменьшается площадь теплоотвода и упрощается задача подавления высокочастотных по.Юрковская Техред Л.Сердюкова Корректо Редакт Заказ 41ВНИИПИ Государстве о рытиям 11 4/5 Тираж 644 Подписное комитета по изобретениям и отк Москва, Ж, Раушская,наб д ГКНТ СС нног 3035 ШПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1 с я тем, что, с целью повышенияКПД и надежности, контролируют токключевого регулирующего элемента,сравнивают его с заданным сигналом,усиливают сигнал рассогласования иФормируют управляющий сигнал по токуй виде тактовых импульсов, при этомКлючевой регулирующий элемент отпирают тактовым импульсом управляющего сигнала по напряжению в момент, когда контролируемое напряжение становится меньше заданного сигнала, а 5запирают тактовым импульсом управля" ющего сигнала по току в момент равенства нулю контролируемого тока ключевого регулирующего элемента.