Импульсный стабилизатор постоянного напряжения
Патент 296087
Классы МПК
Импульсный стабилизатор постоянного напряжения
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРтМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оюз Советских
Социалистических
Респтблик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
МПК G 051 1j10
Заявлено 17.Х1.1969 (№ 1376166/26-9) с присоединением заявки ¹
Приоритет
Опубликовано 12.ll.1971. Ьюллетень ¹ 8
Дата опубликования описания 2Л 1.1971
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 621 316.722.1(088.8) Автор изобретения
Ф. И. Александров
Заявитель
ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Импульсные стабилизаторы напряжения (ИСН) широко используются во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.
Известны импульсные стабилизаторы постоянного тока, содержащие полупроводниковый прерыватель тока, индуктивно-емкостный фильтр и цепь обратной связи.
Существенным недостатком ИСН является их динамические характеристики, в особенности при импульсном характере нагрузки больший к.п.д. и меньшие габариты.
С целью уменьшения динамической ошибки стабилизатора при импульсной нагрузке в предлагаемом устройстве применен контур, состоящий из дополнительной обмотки дросселя фильтра, балластного резистора и катушки индуктивности, соединенных последовательно.
На фиг. 1 показана структурно-принципиальная схема предлагаемого импульсного стабилизатора; »а фиг. 2, а, б — петля перемагничивапия нелинейной катушки и форма напряжения на дополнительной обмотке дросселя фильтра в установившемся режиме ИСН; на фиг. 2, в, г — те же кривые, что и на фиг. 2 в переходном режиме.
Импульсный стабилизатор (см. фиг. 1) состоит из полупроводникового прерывателя тока 1, работающего в ключевом режиме, индуктивно-емкостного фильтра, содержащего дроссель 2 и конденсатор 3, блокирующего диода 4 и управляющей прерывателем цепи отрицательной обратной связи 5. В зависи5 мости от внутренней структуры цепи обратной связи стабилизатор может быть или двухпозиционным, или широтно-импульсным. Первьш обычно содержит релейный элемент, переключаемый по уровню выходного напряже10 ьия, а второй — широтно-импульсный модулятор, т. е. устройство, преобразующее непрерывный сигнал рассогласования в изменение скважности импульсов на входе индуктивноемкостного фильтра.
15 Новым элементом I ICH является последовательный контур, образованный дополнительной обмоткoi 6 дросселя, балластным резисторо;i 7 и нелинейной катушкой индуктивности 8 с ферромагнитным ненасыщенным
20 сердечником, улучшающим динамические характеристики ИСН при импульсных возмущениях со стороны нагрузки.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
25 Число витков обмотки катушки выбрано таки;iобразом,,что в установившемся режиме она перемагничивается симметрично с максимальной пндукцией в сердечнике (В„,) несколько меньшей индукции (В„) (cM. петлю
30 перемагничивания фиг. 2, а), при этом намаг296087
35 ничивающий ток натуrlIKH настолько мал, что приведенное сопротивление, вносимое параллельно основной обмотке дросселя, больше индуктивного сопротивления этой обмотки.
Таким образом, установившаяся пульсация ,aпряжения на выходе ИСН при введении последовательного контура (дополнительная обмотка, резистор и катушка) не увеличивается.
Если выходное напряжение ИСН увеличи. вается или уменьшается по какой-либо принце, например вследствие коммутации нагрузки илп ее части, то уменьшается или увеличивается скважность импульсов прерывате,!ir. Амплит i $3 и !ir) Ibcol3 напряжения на j(ополнительной обмотке практически пе изменяется, а изменяется лишь их скважность (см. фиг. 2, г). B этом случае среднее значение напряжения за период отличается от нуля, катушка 8 перемагничивается по несимметричному циклу (см. фиг. 2, в), т. е. насыщается в одном направлении. Это означает, что при увеличении выходного напряжения ИСН прерыватель разомкнут и параллельно обмотке дросселя подключается через насыщенную катушку резистор, на котором гасятся избыточные ампер-витки дросселя до тех пор, пока выходное напряжение не станет равным номинальном значению, и катушка не начнет перемагничиваться в противоположном направлении. При уменьшении выходного напряжения ИСН происходит также насыщение катушки, но при открытом прерывателе. В этом случае напряжение на выходе форсированно возрастает, так как дроссель шунтирован приведенным к основной обмотке сопротивлением резистора. Таким образом, контур, состоящий из обмотки, резистора и катушки (см. фиг. I), форсирует переходный процесс.
4
По окончании переходного процесса в ИСН катушка будет опять псремагничиваться по симметричному циклу (см. фиг. 2, а, б), т. е. резистор отключается от обмотки.
Для получения описанного эффекта необходимо, чтобы в установившемся режиме
ИСН частота коммутации прерывателя не сниткалась ниже определенного уровня, при кстором катушка начинает насыщаться. Больц инство схем ИСН в состоянии удовлетворить этому требованию.
I(достоинству предложенного ИСН следует отнести простоту описанного схемного решения. Поскольку переходные процессы в ИСН происходят эпизодически, то введенные элементы контура рассчитаны на форсированное использование и имеют уменьшенные габариты. При одиночных возмущениях к.п.д. ИСН не уменьшается, а при периодических возмущениях уменьшается незначительно.
Предлагаемое устройство дает эффект как при единичной, так и при периодической коммутации нагрузки. В последнем случае исключаются резонансные явления в ЙСН («захватывание частоты») .
Предмет изобретения
Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий полупроводниковый прерыватель тока, индуктивно-емкостный фильтр и цепь обратной связи, отличаюи ийся тем, что, е целью уменьшения динамической ошибки стабилизатора при импульсной нагрузке, в нем применен контур, состоящий из дополнительной обмотки дросселя фильтра, балластного резистора и катушки индуктивносч и, соединенных последовательно.
296087
4ЬГ 1!
Фиг 2
Составитель Н. Степанов
Текред 3. Н. Тараненко
Корректор Г. С. Мухина
Редактор Т. Морозова
" ипография, гр. Сапунова, 2
Заказ 13!7 2 Изд № 580 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, 7К-35, Раушская паб., д. 4 5