Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора и устройство для его осуществления

ОП ИСАЙ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(2 З) Приоритет но делам нэобретеннй н открытнй(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГОНАПРЯЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО СТАБИЛИЗАТОРАЧ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении импульсных стабилизаторов напряжения.Известен способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилиза 5 тора, содержащего ЫО-фильтр, при котором длительность импульсов управления регулирующим элементом изменяют в функции приращения выходного1 О напряжения стабилизатора относительно опорного напряжения 1.Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор, реализующий предлагаемый способД ,Недостатком этого способа является то, что он не допускает значительного увеличения коэффициента стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора относительно приращений входного напряжения, так как при этом нарушаются условия устойчивоиработы стабилизатора. Наиболее явно этот недостаток выступает при питании импульсных стабилизаторов от выпрямителей переменного тока, где гармонические составляющие приращения выходного напряжения стабилизатора относительно соответствующих гармони-ческих составляющих приращения входного напряжения сдвинуты по фазе,Величина фазового сдвига зависит отчастоты гармонических составляющих,соотношения величин индуктивностии емкости 1 СО-фильтра, величины ихарактеры сопротивления нагрузки. Зависимость величины фазового сдвигаот сопротивления нагрузки существенно затрудняет использование корректирующих цепей для обеспечения устойчивой работы стабилизатора во всемдиапазоне изменений тока нагрузки привысоких значениях коэффициента стабилизации, так как величина фазовогосдвига может изменяться в пределах от90 до 180 и.запас устойчивости пофазе оказывается недостаточным. Кроме того, способ не обеспечивает огра8фгде К - коэффициент усиления, Вактивное сопротивление, нелинейноезвено,8, ограничивающее сверху сигналтока, .пропорциональный приращению выходного напряжения, блок 9 выделения приращения тока уставки(о +Ь о), где о- номинальное зна .чейие уставки тока, модулятор 10 импульсов управления регулирующим элементом 1.Как видно иэ блок-схемы, импульсный стабилизатор имеет два контураобратной связи. Контур обратной связи по току дросселя ЫО-фильтра обеспечивает компейсацию приращения вход-ного напряжения, Поскольку фазовыйсдвиг переменйь 1 х, составляющих токдросселя, обусловленных переменными,составляющими входного напряжения О,относительно этих переменных не пре-вышает 90 О, запас устойчивости стабилизатора по Фазе. существенно повышаетсяЭто позволяет повысить кочэффициент усиления сигнала в цепи об.ратной связи и тем самым увеличить коэффициент стабилизации выходного напряжения относительно изменения входногоВторой контур обратной связи по напряжению обеспечивает компенсацию приращения выходного напряжения, вызванных измеНе,ниями.тока нагрузки. Таким образом,осуществляется компенсация возмущений по входу и выходу стабилизатора, Поскольку сигнал тока, пропорциональный приращению выходного напряжения ограничен сверху действием не.полнолинейного элемента 8, в моментвключения стабилизатора или короткого замыкания в. нагрузке , т.е. приотсутствии выходного напряжения, токстабилизатора не превышает величины,заданной током уставни= +,ст о воргде- максимальная величийа сигнала тока, пропускаемого нелинейнымэлементом 8,3 92832ничение.аеличин токов включения стабилебилизаторв. и короткого замыкания внагрузке,а также автоматическое согласование уровнявыходного напряже"ния с пераметрами нагрузки при изменении величины контролируемого .параметра нагрузки.Цель изобретения - повыаение стабильности выходного напряжения и надежности стабилизатора, а также обес- йлечение автоматического согласованияуровня выходного напряжения с параметрами нагрузки в зависимости от из;менения контролируемого параметраэтой нагрузки. 15Цель достигается тем, что .сог=ласно способу стабилизации вы-"ходного напряжения длительность импульсов управления регулирующимэлементом изменяют в функции при-.ращения тока дросселя фильтра относительно опорного тока, уставку которого изменяют в функции приращениявыходного напряжения относительноопорного, 25Величину уставки опорного тока ограничивают сверху,Кроме того, величину уставки опор"ного тока изменяют в Функции приращения напряжения, пропорциойальноговеличине контролируемого параметранагрузки относительно опорного напря"жения.8 устройство для осуществления, .предложенного способа введен узелсравнения тоКов дросселя Фильтраи опорного , выполненный в видеуправляемого токостабилизирующегоблока , один вход которого подключен к датчику тока дросселядругой - к выходу узла сравнениянапряжений опорного и пропорци"онального контролируемому параметру нагрузки, а выходом подсоединен квходу модулятора управляющих импульсов.45На фйг. 1 представлена блок-схема, поясняющая предлагаемый способна фиг. 2 - схема устройства, реализующего способ.В схему (фиг. 1) входят импульс Вный регулирующий элемент 1, дрос-сель 2 .С 0-фильтрадатчик 3 токадросселя, конденсатор Ы"Фильтра,блок 6 выделения, приращения выходного напряжения 1 относительно опор 55ного звена 7 преобразования сигчнала напряжения в сигнал тока с передаточной функцией, например, К/й,Если величину уставки тока изменять в Функции не приращения выходного напряжения стабилизатора непосредственно, а в функции приращения над опорным напряжениемнапряжения, пропорционального контролируемому параметру нагрузки, например, величине ВЧ-мощности, электронного усилителя, то стабилизатор, обеспечивая компенсацию приращений входного напряжения эа счет контура обратной связи по току, дросселя, автоматически производит83286 5 . 92подстро 11 ку величины выходного напряжения, сохраняя тем самым постоянство величины контролируемого параметра нагрузки при изменении ее другихпараметров,Устройство (фиг. 2) содержит транзисторы 11 и 12, дроссепь 13 сглаживающего фильтра коммутирующий. диод14; выходной трансформатор 15, модулятор 16 длительности импульсов управления трансформаторами 11 и 12,датчик 17 тока дросселя 13, выпол-.ненный в виде трансформатора токас выпрямителем , узел 18 сравнениятока дросселя с током уставки, узел19 сравнения с опорным напряжениемнапряжения, пропорционального контро. лируемому параметру нагрузки, выпрямитель 20 с конденсатором 21 сглажи"вающего фильтра, нагрузки 22; Узел18 входом 23,подключен к датчику 17,входом 24 - к выходу узла 19, а выходом 25 к модулятору 16. В узел18 входит управляемый токостабилизирующий блок, выполненный на транзисторе 26, резисторах 27 и 28 и стабилизаторе 29. В узел 19 входиттранзистор 30, стабилитрон 31 - источник. опорного напряжения датчик32 напряжения, пропорционального контролируемому параметру нагрузки.Устройство работает следующим образом.,фПостоянное входное напряжение,проходя церез транзисторные ключи11 и 12, преобразуется в переменноенапряжение, которое трансформируется трансформатором 15, выпрямляется выпрямителем 20, сглаживается конденсатором 21 и подается на -нагрузку 22. Стабилизация напряжения питания нагрузки осуществляется путемизменения длительности дамкнутогосостояния транзистора 12, для чегона их входы подаютСя импульсы управ.ления изменяемой длительности от мо-.дулятора 16,.Длительность импульсовуправления транзисторами .12 тем меньше, чем больше входной сигнал модулятора 16, поступающий с выхода 25 узла 18При увеличении, йапример, амплитуды выходного ВЧ-сигнала нагрузки 22 напряжение на резисторе 32,сравниваемое с ,опорным напряжением стабилитрона 31, возрастаетчто приводит к увеличению тока базыи коллектора транзистора 30. Это в1 свою очередь вызывает уменьшение 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тока базы транзистора 26, которыйзадан резистором 28 и напряжениемстаоилитрона 29, Уменьшение токабазы транзистора 26 приводит куменьшению величины его коллекторното тока- тока уставки, - с которымсравнивается ток дросселя, 13, протекающий по датчику 17. Уменьшениевеличины уставки опорного тока обуславливает увеличение входного сигнала модулятора 16, поступающего с выхода 25 узла 18, Это приводит куменьшению длительности импульсовуправления транзисторов 12 и сниже",нию величины выходного напряжениястабилизатора. Электронная пампа 22подзакрывается, что позволяет удержать амплитуду выходного ВЧ-сигнала в заданных границах стабильности.При увеличении, например" входного .напряжения питания стабилизатора воэрастает ток дросселя 13, что приво"дит к увеличению сигнала управлениямодулятора 16.,Длительность импульсовуправления транзисторами 12 уменьшает,ся и, тем самым, компенсируется приращение входного напряжения, м величина выходного напряжения удерживается в заданных границах стабильности. При отсутствии напряжения на резисторе, 32 (режим короткого замыкания в нагрузке или режим включенияустройства) транзистор 30 полностьюзакрыт, в связи с цем ток уставкиполностью определяется величинасопротивления резистора 28 и напря"жения стабилитрона 29, задающих токбазы транзистора 26, Поэтому как токкороткого замыкания, так и ток включения стабилизатора не превышают наперед заданной величины.Предлагаемый способ стабилизации выходного напряжения; импульсного стабилизатора, кроме повышения устойцивости стабилизатора, автоматически обеспечивает ограничение величины пускового тока и тока короткого замыкания, что повышает надежность импульсных стабилизаторов. Кроме того, он позволяет осуществить автоматическое согласование уровня выходного напряженил стабилизатора с параметрами нагрузки по критерию величиныконтролируемого паоаметра нагрузки.В частном,случае это позволяет су,"щественно снизить параэитную амплитудную модуллцию выходного ВЧ-сигналаэлектродного усилителя, питаемого отимпульсного .стабилизатора..7формула изобретения 1, Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора, содержащего индуктивно-емкостный фильтр, путем изменения длительности импульсов управления оегулирующим элементом в функции прираЩения выход" ного напряжения относительно опорного, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения и устойчивости стабилизатора, длительность импульсов управления регулирующим зле ментом изменяют в функцйи приращения тока дросселя фильтра относитель,но опорного тока, уставку изменяют в функции приращения выходного напря.жения относительно опорного.2, Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности стабилизатора, величину уставки опорного тока ограничи-, вают сверху.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения автоматического согласования величины выходного напряжения стабилизатора с параметрами нагрузки, величину уставки опорного тока изменяют в функции приращения напряжения, пропорционального величине контролируемого параметра нагрузки относительно опорного напряжения,84. Устройство для осуществленияспособа по пп, 1-3, содержащее, мостовой преобразователь с двумя полностью и двумя не полностью управляемями транзисторами, выходной трансформатор модуляТор управляющих им"пульсов, подключенный своим выходомк базам полностьюуправляемых транзисторов, индуктивноемкостной фильтр, 10 подклюценный к входу стабилизатора вместе с анодом коммутирующего диода, катод которого и второйвывод конденсатора фильтра подсоединены к средней точке первичной об Э мотки выходного трансформатора, о т -,,л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введен узел сравнения токов дросселя фильтра и опорного, выполненныйв виде управляемого токостабилизирущ оцего блока, один вход которого подклюцен к датчику тока дросселя, другойуправляемый вход, к выходу узла сравнейия напряжений опорного и пропорционального контролируемому парамет ру нагрузки, а выходом подсоединен квходу модулятора управляющих импульсов. Источники информации,принятые во внимание при экпертизе эо 1, Авторское свидетельство СССР И 524171, кл. С 05 .Е 1/64, 1978. 2 Авторское свидетельство СССР по заявке Мф 2557004/24-07. кл, О 05 Г 1/6 Й., 12,12,77,Составитель Л, СтрелкТехред Ж.Кателевич Подписно комитета СССР й и открытий уиская наб., д. Т ВНИИПИ Гос оо де 113035, Мо