Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора и устройство для его осуществления

Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е,928328

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

1 ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 21, 05. 80 (21) 2928039/24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки М

G 05 F 1/64

Р удоретоенный квинтет (2З) Приоритет но делам нэобретеннк н открытнй

ci (53) УД К 621. 316. .722.1 (088.8) Опубликовано 15. 05. 82- SIQJlJlcTcHb Же 18

Дата опубликованмя описания 15.05.82

»43.

И. И. Куликов, Н. Д. Дудков и В.. И., Иванчура

»

t с l (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО СТАБИЛИЗАТОРА

Ч УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении импульсных стабилизаторов напряжения.

Известен способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизаS тора, содержащего LC0-фильтр, при котором длительность импульсов управления регулирующим элементом изменяют в функции приращения выходного

1О напряжения стабилизатора относительно опорного напряжения Pl(.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор, реализующий предлагаемый способ1 «. ), Недостатком этого способа является то, что он не допускает значительного увеличения коэффициента стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора относительно приращений эхо ного напряжения, так как при этом нарушаются условия устойчивой

/ работы стабилизатора. Наиболее явно этот недостаток выступает при питании импульсных стабилизаторов от выпрямителей переменного тока, где гармони ческие составляющие приращения выходного напряжения стабилизатора относительно соответствующих гармони- ческих составляющих приращения входного напряжения сдвинуты по фазе.

Величина фазового сдвига зависит от частоты гармонических составляющих, соотношения величин индуктивности и емкости 1.С0-фильтра, величины и характеры сопротивления нагрузки. 3a висимость величины фазового сдвига от сопротивления нагрузки существен« но затрудняет использование корректирующих цепей для обеспечения устойчивой работы стабилизатора во всем диапазоне изменений тока нагрузки при высоких значениях коэффициента стаби« лизации, так как величина фазового сдвига может изменяться в пределах от

90 до 180 и.запас устойчивости по фазе оказывается недостаточным. Кроме того, способ не обеспечивает огра«

8 ф где К - коэффициент усиления, Яактивное сопротивление, нелинейное звено,8, ограничивающее сверху сигнал

1 тока !, .пропорциональный приращению выходного напряжения, блок 9 выделения приращения тока уставки (t o + Ь! о где l o номинальное зна .чейие уставки тока, модулятор 10 импульсов управления регулирующим элементом 1.

Как видно иэ блок-схемы, импульсный стабилизатор имеет два контура обратной связи. Контур обратной связи по току дросселя LCD-фильтра обеспечивает компейсацию приращения вход- ного напряжения. Поскольку фазовый сдвиг переменйых, составляющих ток дросселя, обусловленных переменными, составляющими входного напряжения 0 „, относительно этих переменных не пре- вышает 90О, запас устойчивости стабилизатора по фазе. существенно повышается..Это позволяет повысить ко эффициент усиления сигнала в цепи обратной связи и тем самым увеличить коэффициент стабилизации выходного напряжения относительно изменения входного..Второй 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 момент включения стабилизатора или короткого замыкания в. нагрузке, т.е. при отсутствии выходного напряжения, ток стабилизатора не превышает величины, заданной током уставни Г =! + 1 „, вар где 1 „- максимальная величийа сигнала тока, пропускаемого нелинейным элементом 8, 3 92832 ничение.величин токов вклюЧения стаби билизатора. и короткого замыкания в нагрузке,а также автоматическое cor ласование уровня выходного напряжения с пераметрами нагрузки при изменении величины контролируемого . параметра нагрузки.

Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения и надежности стабилизатора, а также обес- 1Ь печение автоматического согласования уровня выходного напряжения с параметрами нагрузки в зависимости от из; менения контролируемого параметра этой нагрузки. 15

Цель достигается тем, что .сог= ласно способу стабилизации вы-" ходного напряжения длительность импульсов управления регулирующим элементом изменяют в функции при-. ращения тока дросселя фильтра относительно опорного тока, уставку которого изменяют в функции приращения выходного напряжения относительно опорного. 2S

Величину уставки опорного тока ограничивают сверху.

Кроме того, величину уставки опорного тока изменяют в функции прира.щения напряжения, пропорциойального величине контролируемого параметра нагрузки относительно опорного напряжения.

В устройство для осуществления, . предложенного способа введен узел сравнения тоКов дросселя фильтра и опорного, выполненный в виде управляемого токостабилизирующега блока, один вход которого подключен к датчику тока дросселя другой - к выходу узла сравнения напряжений опорного и пропорци" онального контролируемому параметру нагрузки, а выходом подсоединен к входу модулятора управляющих импульсов.

На фйг. I представлена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ на фиг. 2 - схема устройства, реализу". ющего способ.

В схему (фиг. 1) входят импульс- ® ный регулирующий элемент 1, дрос- сель 2 LCD-фильтра „ датчик 3 тока дросселя, конденсатор CD-фильтра, блок 6 выделения, приращения выходного напряжения UH относительно опор- >> ного Uo>, звена 7 преобразования сигч. нала напряжения в сигнал тока с пере даточной функцией, например, К/Я, ел ч ну уставки тока изменять в функции не приращения выходного напряжения стабилизатора непосредственно, а в функции приращения над опорным напряжением напряжения, 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 .производит

8328

5 о

15 го

5 . 92 подстройку величины выходного напряже» ния, сохраняя тем самым постоянство величины контролируемого параметра нагрузки при изменении ее других параметров, Устройство (фиг. 2) содержит транзисторы 11 и 12, дроссепь 13 сглажи вающего фильтра, коммутирующий. диод

l4; выходной трансформатор 15, модулятор 16 длительности импульсов управления трансформаторами 11 и 12, . датчик 17 тока дросселя 13, выполненный в виде трансформатора тока с выпрямителем, узел 18 сравнения тока дросселя с током уставки, узел

19 сравнения с опорным напряжением напряжения, пропорционального контро. лируемому параметру нагрузки, выпрямитель 20 с конденсатором 21 сглажи" вающего фильтра, нагрузки 22; Узел

18 входом 23 .подключен к датчику 17, входом 24 - к выходу узла 19, а выходом 25 к мо,гулятору 16. В узел

18 входит управляемый токостабилизирующий блок, выполненный на тран-. зисторе 26, резисторах 27 и 28 и стабилизаторе 29. В узел 19 входит транзистор 30, стабилитрон 31 - ис- точник. опорного напряжения датчик

32 напряжения, пропорционального контролируемому параметру нагрузки.

Устройство работает следующим образом. ./

Постоянное входное напряжение проходя через транзисторные ключи

11 и 12, преобразуется в переменное напряжение, которое трансформируется трансформатором 15, выпрямляется выпрямителем 20, сглаживается конденсатором 21 и подается на - нагрузку 22. Стабилизация напряжения питания нагрузки осуществляется путем изменения длительности дамкнутого состояния транзистора 12, для чего на их входы подаютСя импульсы управ.ления изменяемой длительности от модулятора 16. Длительность импульсов управления транзисторами .12 тем меньше, чем больше входной сигнал модулятора 16, поступающий с выхода 25 узла 18.

При увеличении, йапример, амплитуды выходного ВЧ-сигнала нагрузки 22 напряжение на резисторе 32, сравниваемое с .опорным напряжением стабилитрона 31, возрастает что приводит к увеличению тока базы и коллектора транзистора 30. Это в

Iceoe очередь вызывает уменьыение тока базы транзистора 26, который задан резистором 28 и напряжением стаоилитрона 29. Уменьшение тока базы транзистора 26 приводит к уменьшению величины его коллекторното тока- тока уставки, - с которым сравнивается ток дросселя, 13, протекающий по датчику 17. Уменьшение величины уставки опорного тока обуславливает увеличение входного сигнала модулятора 16, поступающего с выхода 25 узла 18, Это приводит к уменьшению длительности импульсов управления транзисторов 12 и сниже-. нию величины выходного напряжения стабилизатора. Электронная пампа 22 подзакрывается, что позволяет удержать амплитуду выходного ВЧ-сигнала в заданных границах стабильности.

При увеличении, например входного . напряжения питания стабилизатора воэ растает ток дросселя 13, что приводит к увеличению сигнала управления модулятора 16..Длительность импульсов управления 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 включения устройства) транзистор 30 полностью закрыт, в связи с чем ток уставки полностью определяется величина сопротивления резистора 28 и напряжения стабилитрона 29, задающих ток базы транзистора 26. Поэтому как ток короткого замыкания, так и ток включения стабилизатора не превышают наперед заданной величины.

Предлагаемый способ стабилизации выходного напряжения; импульсного стабилизатора, кроме повышения устойчивости 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 величины контролируемого паоаметра нагрузки.

В частном, случае это позволяет су.". щественно снизить параэитную амплитудную модуллцию выходного ВЧ-сигнала электродного усилителя, питаемого от импульсного .стабилизатора.

928328.7

Формула изобретения

1. Способ стабилизации выходного напряжения импульсного стабилизатора, содержащего индуктивно-емкостный фильтр, путем изменения длительности импульсов управления оегулирующим элементом в функции приращения выходного напряжения относительно опорного, отличающийся 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 " 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 шийся 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.

4. Устройство для осуществления способа по пп, 1-3, содержащее . мостовой преобразователь с двумя полностью и двумя не полностью управляемями транзисторами, выходной трансформатор,. модулятор управляющих им" пульсов, подключенный своим выходом к базам полностью управляемых транзисторов, индуктивноемкостной фильтр, 10 подключенный к входу стабилизатора вместе с анодом коммутирующего диода, катод которого и второй вывод конденсатора фильтра подсоединены к средней точке первичной об15 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, выполненный в виде управляемого токостабилизирущ юшего блока, один вход которого под» ключен к датчику тока дросселя, другой управляемый вход, к выходу узла сравнейия напряжений опорного и пропорционального контролируемому парамет2s ру нагрузки, а выходом подсоединен к входу модулятора управляющих импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экпертизе эв 1. Авторское свидетельство СССР

И 524171, кл. 6 05 .F 1/64, 1978.

2.. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2557004/24-07. кл. G 05 F 1/64., 12.12.77.

928328

Составитель Л. Стрелкин

Редактор А. Гулько Техред Ж.Ка телевич Корректор Н. Ш»дк»

Заказ 3239/60 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

Ю °

Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4