Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения и устройство для его реализации (его варианты)

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 621. 316. .,722 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.83(54) СПОСОб ИМПУЛЬСНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИИзобретение относится к электро" технике и может быть использовано во вторичных источниках питания.Известен способ импульсной стабилизации выходного напряжения источника питания постоянного напряжения5 путем выявления выходного напряжения источника, сравнения его с заданным значением и получения сигнала рассогласования, формирования сигнала управления по принципу широтно-импульсной модуляции и воздействия указанным сигналом на регулирующий элемент источника питания, при этом дополнительно ограничивают амплитуду импульсов на выходе регулирующего элемента, выделяют постоянную составляющую и суммируют ее с сигналом рассогласования, после чего формируют указанный сигнал уп равления Г 1Недостаток известного способа заключается в низком КПД и сложности операций. 2Наиболее близким к предлагаемо по технической сущности является соб импульсной стабилизации посто ного напряжения, заключающийся в том, что с помощью ключевого элемента преобразуют входное постоянное напрятнение в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы и регулируют длительность этих импульсов с помощью цепи обратной связи 2 3,Недостаток известного способа заключается в низком КПД.Цель изобретения - повышение КПДПоставленная цель достигается тем, что согласно способу импульсной стабилизации постоянного напряжения при котором с помощью ключевого элемента преобразуют входное постоянное напряжение в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы и регулируют длительность. этих импульсов с помощью3 10010 цепи обратной связи, указанную цепь обратной связи отключают на время паузы между указанными однополярными импульсами.Способ стабилизации напряжения постоянного тока заключается в следующем.Входное напряжение постоянного тока преобразуют в последовательность однополярных импульсов прямоуголь ной Формы,.которые преобразуют затем в выходное напряжение постоянного тока. Во время действия однополярных импульсов прямоугольной формы Формируют опорное напряжение, изме- и ряют выходное напряжение постоянного тока, сравнивают его с опорным, формируют, сигнал рассогласования и модулируют длительность однополярных импульсов прямоугольной формы. Фор- г 11 мирование опорного напряжения и измерение выходного напряжения постоянного тока прерывают на время отсутст" вия однополярных импульсов прямоуголь ной формы. гзНовая совокупность признаков позволяет снизить потери энергии на Фор" мирование опорного напряжения и измерение выходного напряжения постоя- ного тока путем проведения этих опе З 11 раций только во время действия однополярных импульсов прямоугольной формы, и таким образом, повысить КПД,Известно устройство для импульсной стабилизации постоянного напряжения, содержащее последовательно соединенные ключ и силовой фильтр, выход которого соединен с одним из входов первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом опорного элемента, а выход - с Одним из входов второго сумматора, выход ко-. торого подключен к управляющему входу ключа через широтно-импульсный модулятор, ограничитель импульсов, вход которого подключен к точке соединения ключа и силового фильтра, а выход через маломощный Фильтр " к вто- , рому входу второго сумматора 1 1.Недостаток известного устройства заключается в сложности и низкомЯ КПД. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является им-пульсный.стабилизатор постоянного на- ззВпряжения, содержащий соединенные последовательно ключевой регулирующий элемент и сглаживающий Фильтр, цепь обратной связи, соединенную входом с выходом сглаживающего фильтра, а выходом - с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к управляющему входу ключевого регулирующего элемента 1.2.Недостатком известного устройстваявляется низкий КПД, связанный с большими потерями энергии при непрерывном формировании опорного напряжения, непрерывном выявлении выходного напряжения постоянного тока,Цель изобретения - повышение КПД.Поставленная цель достигается тем, что в первом варианте устройства для импульсной стабилизации постоянного напряжения, содержащем, соединенныепоследовательно ключевой регулирующий элемент и сглаживающий фильтр, цепь обратной связи, соединенную входом с выходом сглаживающего фильтра, а выходом - с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к управляющему входу ключевого регулирующего элемента. Цепь обратной связи соединена входом с выходомуказанного сглаживающего Фильтра через введенный коммутирующий элемент управляющий вход которого подключен к точке соединения ключевого регулирующего элемента и сглаживающего фильтра.Во втором варианте устройства указанная цепь обратной связи соединена входом с выходом указанного сглаживающего фильтра через введенный коммутирующий элемент, управляющийвход которого соединен с выходом введенного датчика тока, который включен между указанным дросселем и конденсатором сглаживающего фильтраНа фиг. 1 изображена схема первого варианта устройства для импульснойстабилизации постоянного напряжения;на фиг.2 - схема второго варианта.Первый вариант устройства для импульсной стабилизации постоянного напряжения содержит соединенные последовательно ключевой регулирующий элемент 1, сглаживающий фильтр 2 из дросселя и конденсатора, цепь .3 обратной связи, соединенную входом с выходом сглаживающего Фильтра 2, а выходом - с первым входом блока .1 управления, второй вход которого под.ключен к выходу задающего генератора3 10010 5, а выход - к управляющему входу ключевогорегулирующего элемента, укаэанная цепь обратной связи выполнена на опорном 6, измерительном 7 и сравнивающем 8 элементах через вве денный коммутирующий элемент 9, управляющий .вход которого подключен к точке соединения ключевого регули" рующего элемента и сглаживающего Фильтра 2.ОВо втором варианте устройства введен датчик 10 тока; включенный последовательнс с дросселем 11 сглаживающего фильтра 2 со стороны конденсатора 12, причем один из выходов датчика 1 О тока соединен с управляющим входом коммутирующего элемента 9, включенного между вторым выводом датчика 10 тока и объединенными входами опорного 6 и измерительного 2 ф 7,элементов.Первый, вариант устройства работает следующим образом.При поступлении импульса задающего генератора 5 срабатывает схема фф 4 управления и выдает сигнал на управляющий вход регулирующего элемен" та 1, который замыкается и подает входное напряжение постоянного тока не сглаживающий фильтр 2. В элементах 36 сглаживающего фильтра 2 начинает накапливаться энергия, что вызывает повышение напряжения постоянного тока на его выходе.При замыкании регулирующего элемента 1 входное постоянное напряжение постоянного тока подаетея также на управляющий вкод коммутирующего элемента 9, вызывая его замьгкание. При этом, напряжение постоян в ного тока с выхода сглаживающего Фильтра 2 поступает на входы опор- . ного 6 и измерительного 7 элементов. Формула изобретения 1. Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения, заключающийся в том, что с помощью ключевого элемента преобразуют входное постоянное напряжение в последовательностьоднополярных импульсов прямоугольной Измерительный элемент 7 следит за повышением напряжения на выходе ,сглаживающего фильтра 2 и подает часть этого напряжения на один извходов сравнивающего элемента 8, на второй вход которого поступает опорМ ное напряжение,с выхода элемента 6. Когда напряжение на выходе сглаживающего фильтра 2 достигает заданного значения срабатывает сравнивающий элемент 8 и выдает сигнал рассогласования на вход схемы 4 управления, зз которая возвращается в исходное.состояние и вызывает размыкание регулирующего 1 и коммутирующего 8 эле 47 4ментов, Опорный 6 и измерительный7 элементы отключаются от .выхода сглаживающего фильтра 2 и не потребляютэнергию во время отсутствия напряжения на его входе.При поступлении следующего импульса задающего генераторапроцессы повторяются. При этом выходное напряжение сглаживающего Фильтра 2 поддерживается на заданномуровне. В зависимости от величины нагрузки и входного напряжения 1 зменяет.ся время выдачи сигнала рассогласования, а следовательно и время замкнутого состояния регулирующего лемента 1.Второй вариант устройства работает аналогичным образом. При этом,коммутирующий элемент 9 находится взамкнутом состоянии пока через дроссель 11 фильтра 2 протекает ток, соз.дающий падение напряжения на датчике 9 тока. Коммутирующий элемент 9замыкается при замыкании регулирующего элемента 1 и размыкается послетого, как энергия, запасенная в дросселе 11 Фильтра 2, будет передана вего конденсатор 12.Таким образом, сигнал рассогласования формируется в момент нарастания выходного напряжения до заданной величины, Поскольку выходное напряжение нарастает при замкнутом состоянии регулирующего элемента, тоцелесообразно для уменьшения потерьотключать опорный и измерительныйэлементы от выхода сглаживающегоФильтра во время разомкнутого состояния регулирующего элемента, чтопозволяет достижение повышения КПД.Выигрыш по КПД пропорционален скважности импульсов на выходе регулирующего элемента и особенно заметенпри малых токах нагрузки.Использование предлагаемого способа стабилизации напряжения постоянного тока и устройств для его осуществления позволяет увеличить КПДвторичных источников питания, 10010формы и регулируют длительность этих импульсов с помощью цепи обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД,указанную цепь обратной связи отключают 3 на время паузы между указанными однополярными импульсами.2, Устройство для импульсной стабилизации постоянного напряжения, содержащее соединенные последователь в но ключевой регулирующий элемент и сглаживающий фильтр, цепь обратной связи, соединенную входом с выходом сглаживающего фильтра, а выходом - с первым входом блока управления, второй вход которрго подключен к выходу задающего генератора, а выход - к управляющему входу ключевого регулирующего элемента, о т л и ч а ю" щ.е е с я тем,что, с целью повы- М шения КПД указанная д 1 епь обратной связи соединена входом с выходом ука. занного сглаживающего Фильтра. через введенный коммутирующий элемент, управляющий вход которого подключен к точке соединения ключевого регулирующего элемента и сглаживающего Фильтра.3. Устройство для импульсной стабилизации постоянного напряжения, 39 47содержащее соединенные последовательно ключевой регулирующий элемент и сглаживающий фильтр из дросселя и конденсатора, цепь обратной связи, соединенную входом с выходом сглаживающего фильтра, а выходом - с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к управляющему входу ключевого регулирующего элемента, о т л и ч а ю щ е е" с я тем, что, с целью повышения КПД указанная цепь обратной связи1соединена входом с выходом указанного сглаживающего фильтра через введенный коммутирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом введенного датчика тока, который .включен между указанными дросселем и конденсатором сглзживающего фильтра,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй бб 0033, кл. б 05 Г 1/5 б, 1976.2. Вересов Г, П. Смуряков 6. Л.Стабилизированные источники питаниярадиоаппаратуры, И., "Энергия" 1978с. 17, рис, 1-3 а.1001047Составитель В. Цишевский Редактор Н. Гришанова Техред Т.Наточка Корректор И.Шароши Заказ 1393/53 Тираж 872 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 1