Параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 935929 Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик(53)М, Кл. 6 05 1 3/08 с присоелинением заявки РЙ -3 Ъеударстеецвй комитет СССР(23) Приоритет Опубликовано 15,06,82. Бюллетень Ма 22 во делам изобретений к открытий(53) УДК 621 316. 722 1(088 8) Дата опубликования описания 15.06.82(54) ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к промышленности средств связи и может быть использовано при построении высокостабильных вторичных источников питания телевизионных и других импульсных синхронизируемых устройств.Известен стабильный источник постоянного напряжения, содержащий ключевой транзистор, 1.СО-фильтр и уп - равляющую схему, содержащую триггер, управляющий с помощью сброса и установки включением-выключением транзистора, генератор, устанавливающий .режим триггера в каждый определенный период, и усилитель ошибки, переключающий триггер, когда напряжение делителя выходного напряжения превышает опорное напряжение 1.11.Недостатками этого источника напряжения являются невысокая.стабильность выходного напряжения при изменении нагрузки, большая величина пульсаций выходного напряжения с частотой первичной сети, выбросы выходного напряжения при импульсномизменении нагрузки или при включении источника питания, Указанныенедостатки обусловлены тем, что сигнал обратной связи, управляющий через делитель выходного напряжения иусилитель ошибки моментом переключения триггера, а следовательно, ивыходным напряжением, снимается свыхода 1.СБ-фильтра, обладаоцего боль- Ошой инерционностью.Наиболее близким техническим решением к предложенному является параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные ивключенные в силовую шину регулирующий (ключевой) транзистор и дроссельЕСР-фильтра, конденсатор которогосоединен с выходами для подключениянагрузки, и управляющий узел. Одинвход которого соединен с общей точкой регулирующего транзистора и дросселя ЕСВ-фильтра, другой вход - с ис 9359295 1 О 20 точником опорного напряжения, а выходподключен ко входу ключевого транзистора, Управляющий узел выполнен ввиде соединенных последовательно интегрирующего преобразователя и релейного элемента, причем интегрирующийпреобразователь подключен ко входууправляющего узла, а релейный элемент - к его выходу. Релейный элемент, имеющий два порога срабатывания, включает или выключает ключевойтранзистор при достижении выходнымнапряжением интегратора одного изпорогов 2 .Недостатками этого стабилизатораявляются большой вес и габариты и высокий уровень излучаемых помех. Большой вес и габариты обусловлены тем,что рабочая частота стабилизаторапри изменении входного напряженияменяется в широких пределах, как всторону увеличения, так и в сторонууменьшения частоты, поскольку при изменении входного напряжения изменяется скорость нарастания и спада напряжения .на выходе интегратора, чтопри постоянных порогах срабатываниярелейного элемента, приводит к значительным изменениям частоты. Поэтомуразмеры и вес 1.СП-фильтра, в основном определяющие габариты и щес стабилизатора и рассцитанные на наинизшую частоту, значительны, В связи сшироким изменением частоты устранитьвоздействие широкого спектра помехна питаемую аппаратуру практицескиневозможно.Целью изобретения является уменьшение габаритов и веса стабилизатораи уменьшения излучаемых помех.Поставленная цель достигаетсятем, цто в параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные и включенные в силовую шину ключевой транзистор и дроссельЕСР-фильтра, конденсатор которого соединен с выходами для подключения нагруЭки, интегратор, один вход которого соединен с общей точкой ключевоготранзистора и дросселя 1.СП-фильтра, другой вход - с источником опорногонапряжения, введены компаратор, задающий генератор, два триггера и логический элемент, причем один вход ком паратора соединен с источником опорно го напряжения, другой вход - с выходом интегратора, выход задающего генератора соединен со входом первого 25 30 35 40 45 50 г 5 триггера, выход которого соединен со входом второго триггера и.одним из входов логического элемента, другой вход логического элемента соединен с выходом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом компаратора, а выход логического элемента подключен ко входу ключевого транзистора. Задающий генератор может быть синхронизирован внешними импульсами, устанавливающими основную гармонику в спектре излучения.На фиг. 1 изображена структурная схема параметрического импульсногостабилизатора постоянного напряжения;на фиг, 2 - диаграммы работы устройства, когда выходное напряжение стабилизатора меньше половины входного напряжения; на фиг, 3 - диаграммычнапряжении, когда выходное напряжение больше половины входного напряжения,Параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения( фиг. 1 содержит последовательно соединенные и включенные в силовую шину ключевой транзистор 1 и сглаживающий 1,С 1)- фильтр, состоящий из диода 2, дросселя 3 и соединенного с выводами для подключения к нагрузке конденсатора 4. Общая точка ключевого транзистора и дросселя соединена с инверсным входом интегратора 5, выход которого соединен с одним из входов компаратора 6. Другой вход компаратора соединен с прямым входом интегратора и источником опорного напряжения 7. Задающий генератор 8, определяющий рабочую частоту стабилизатора, соединен со счетным входом первого триггера 9, выход которого подключен к счетному входу второго триггера 10 и одному из входов логического элемента 11, Другой вход логического элемента подключен к выходу второго триггера, определяющего скважность импульсов на выходе интегратора. Вход сброса второго триггера соединен с выходом компаратора. Счетные выходы триггеров являются динамичсскими, т. е, триггера изменяют свое состбяние только в моменты перепада потенциала на этих входах. Вход сброса . второго триггера - статический, т.е, триггер срабатывает при наличии напряжения определенного уровня на этом входе. Вход логического элемента, выделяющего одинаковые состояниябольше, цем за время 4 -Т, цто соответствует следующему условию При невыполнении условия (7) небольшое отклонение выходного напряжения интегратора от установившегося значения в начале периода, вызывает 0 в конце периода отклонение, большее по абсолютной величине, цем начальное, которое,. в свою очередь, вызывает еще большее отклонение в конце следующего периода, в результате це го в стабилизаторе возникают автоколебания на частотах ниже рабочей частоты, 8 ыполнение условия (7) достигается тем, что импульсы с выхода первого триггера, скважность которых 20 равна двум, ограничивают длительность времени й на уровне половины перио" да.Для того, чтобы максимальное выходное напряжение при выполнении усло вия 17) было меньше половины минимального входного напряжения, в качестве логического элемента используется элемент совпадения 2 И,поскольку в этом случае ключевой транзистор открыт в те- зо чение времени О - с 4, а закрйт в теченйе времени й - Т. При этом, как следует из фиг. 2, напряжение на выходе интегратора больше или равно опорному напряжению, Поэтому компара- з 5 тор подключен прямым входом к источнику опорного напряжения, а инверсным входом - к выходу интегратора. Длятого, чтобы минимальное выходное напряжение при выполнении условия 7) 4 О было больше половины максимального входного напряжения, в качестве гогического элемента используется элемент совпадения с отрицанием 2 И-НК, поскольку в этом случае ключевой гран зистор в течение времени О - г 4 закрыт, а в течение времени Т 4 - Т, открыт, При этом, как видно из фиг, 3, напряжение на выходе интегратора меньше или равно опорному напряжению, Поэтому компаратор в этом случае подключен прямым входом к интегратору, а инверсным входом к источнику опорного напряжения.Постоянство рабочей частоты стабилизатора позволяет уменьшить размеры и вес ЕСР-фильтра в 1 раза и более при коэффициенте стабилизации несколько тысяч и высоких динамических показателях по входному напряжению. Учи.тывая, цто размеры и вес 1.СР-фильтрасоставляют до 50-60/ от общего весаи габаритов стабилизатора, в случаевыполнения последнего на дискретнойэлементной базе, и до 803 - в случаеиспользования гибридно-пленочной технологии, общий вес и габариты предлагаемого стабилизатора уменьшаются всреднем в 1,5-2 раза,Стабильность рабочей частоты, определяемая стабильностью задающегогенератора, и возможность работы свнешней синхронизацией позволяют применять стабилизатор.во вторичных источниках питания телевизионных устройств, что улучшает качество изображения за счет. подавления инвериантного спектра излучения, а также и вдругих импульсных синхронизирующихустройствах, Кроме того, ограничениедлительности импульсов повышает надежность и уменьшает выбросы в моменты включения и выключения стабилизатора. Уменьшение размеров и веса ЕСРфильтра происходит в основном засчет уменьшения числа конденсаторовфильтра, в качестве которых в настоящее время применяются остродефицитные дорогостоящие конденсаторы собъемно-пористым танталовым анодом.Таким образом, применение предлагаемого стабилизатора уменьшает и себестоимость вторичных источников питания,Формула изобретения1. Параметрический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные и включенные в силовую шину ключевой транзистор и дроссель ЕСР-фильтра, конденсатор которого соединен с выводами для подключения нагрузки, интегратор, один вход которого соедиЪнен с общей точкой ключевого транзистора и дросселя ЕСР-фильтра, другой вход - с источником опорного напря жения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью уменьшения габаритов и веса стабилизатора и уменьшения излучаемых помех, в него введены компаратор, задающий генератор, два триггера и логический элемент, причем один вход компаратора соединен с источником опорного напряжения, другой вход - с выходом интегратора, выход задающего генератора соединен со входом первого триггера, выход которого соединен со входом второго триггера9 935929 10 и одним иэ входов логического элемен- задающего генератора подсоединены выта, другой вход логического элемента воды для подключения источника син" соединен с выходом второго триггера, хронизирующих импульсов, .второй вход которого соединен с вы- Источники информации, ходом компаратора, а выход логичес- % принятые во внимание при экспертизе кого элемента подключен ко входу клю. Патент Японии У 53-19092, чевого транзистора. кл. 58 Н 161, 1973.2, Стабилизатор по и. 1, о т л и. Авторское свидетельство СССР ч а ю щ и й с я тем, что ко входу Ю 591847, кл. 6 05 Г 3/06, 1976.935929 Составитель О, МещеряковаПовхан Техред 3Палий Коррект Грицен т П л ППП "Патент", гУжгород, ул, Проектная,Заказ 4211/51 Тираж ВНИИПИ Гос по дел 113035, Москарственного ком изобретений и ЖРаушска