RU2767171C1 - Импульсный стабилизатор напряжения - Google Patents
Импульсный стабилизатор напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767171C1 RU2767171C1 RU2020140119A RU2020140119A RU2767171C1 RU 2767171 C1 RU2767171 C1 RU 2767171C1 RU 2020140119 A RU2020140119 A RU 2020140119A RU 2020140119 A RU2020140119 A RU 2020140119A RU 2767171 C1 RU2767171 C1 RU 2767171C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stabilizer
- capacitor
- operational amplifier
- current sensor
- choke
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности преобразовательной техники, и может быть использовано при проектировании вторичных источников электропитания различного назначения. Технический результат изобретения - снижение объема и массы элементов импульсного стабилизатора напряжения за счет снижения объема и массы дросселя и конденсатора фильтра. Импульсный стабилизатор напряжения содержит ключевой элемент, дроссель, обратный диод, выходной конденсатор и устройство управления, а также параллельный контур сглаживания пульсаций напряжения, в состав которого входят регулирующий транзистор, включенный параллельно нагрузке через эмиттерный датчик тока, операционный усилитель, источник опорного напряжения и разделительный конденсатор. Инвертирующий вход операционного усилителя подключен к датчику тока, а неинвертирующий - к источнику опорного напряжения и через разделительный конденсатор к положительному выходному выводу стабилизатора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности преобразовательной техники, и может быть использовано при проектировании вторичных источников электропитания различного назначения.
Известны и широко применяются различные схемы непрерывных стабилизаторов напряжения, содержащие регулирующий транзистор, усилитель постоянного тока, источник опорного напряжения и делитель выходного напряжения. Достоинством этих стабилизаторов является их простота, низкий уровень нестабильности и пульсаций выходного напряжения. Недостатки непрерывных стабилизаторов - большие объем и масса и низкий КПД вследствие больших потерь в регулирующем транзисторе [1].
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, которое может быть принято за прототип, являются транзисторные импульсные стабилизаторы напряжения, которые содержат ключевой элемент, дроссель и конденсатор фильтра, обратный диод и устройство управления. Импульсные стабилизаторы имеют меньшие объем и массу и более высокий КПД, чем непрерывные стабилизаторы. Существенным недостатком импульсных стабилизаторов является большой уровень пульсаций выходного напряжения и, при низком допустимом коэффициенте пульсаций напряжения на нагрузке, их сглаживающий фильтр имеет большие объем и массу [2].
В предлагаемом стабилизаторе напряжения решена задача уменьшения пульсаций выходного напряжения при одновременном уменьшении объема и массы дросселя и конденсатора фильтра.
Для достижения технического результата в понижающий импульсный стабилизатор напряжения введены регулирующий транзистор и операционный усилитель, его выход подключен к базе регулирующего транзистора, неинвертирующий вход подключен к источнику опорного напряжения и через разделительный конденсатор - к нагрузке, а инвертирующий вход операционного усилителя подключен к резисторному датчику тока, включенному в эмиттерную цепь регулирующего транзистора.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого импульсного стабилизатора напряжения. Стабилизатор содержит ключевой элемент 1, дроссель 2, обратный диод 3, выходной конденсатор 4 и устройство управления 5. Ключевой элемент 1 и сглаживающий дроссель 2 включены последовательно с нагрузкой 6, обратный диод 3 включен между одним из выводов дросселя и отрицательным выходным выводом стабилизатора.
В состав стабилизатора введены регулирующий транзистор 7, операционный усилитель 8, резисторный датчик тока 9, источник опорного напряжения 10 и разделительный конденсатор 11, коллектор транзистора соединен с положительным выходным выводом стабилизатора, эмиттер через резисторный датчик 9 подключен к отрицательному выходному выводу стабилизатора, инвертирующий вход операционного усилителя подключен к резисторному датчику тока, а неинвертирущий вход операционного усилителя подключен к источнику опорного напряжения 10 и к одному из выводов разделительного конденсатора 11, другой вывод которого подключен к положительному выводу стабилизатора.
В коллекторную цепь регулирующего транзистора 7 может быть включен балластный резистор 12, который обеспечивает снижение потерь мощности в регулирующем транзисторе.
Предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения работает следующим образом. Стабилизатор имеет три контура регулирования.
Первый контур, образующий собственно импульсный стабилизатор, состоит из ключевого элемента 1, дросселя 2, обратного диода 3, конденсатора 4 и устройства управления 5. Этот контур обеспечивает стабилизацию среднего значения выходного напряжения при изменении напряжения питания и тока нагрузки и предварительное сглаживание пульсаций выходного напряжения. При замкнутом ключевом элементе происходит передача энергии от первичного источника питания в нагрузку и подзаряд дросселя и выходного конденсатора. При разомкнутом ключевом элементе энергия, накопленная в дросселе и конденсаторе, передается в нагрузку через обратный диод.
Второй контур регулирования, состоящий из операционного усилителя 8, датчика тока 9 и источника опорного напряжения 10, обеспечивает работу регулирующего транзистора 7 в непрерывном режиме, т.е. поддерживает неизменной величину постоянной составляющей тока транзистора при любом режиме работы стабилизатора. Эта составляющая больше, чем амплитуда переменной составляющей тока, обусловленной пульсациями напряжения на выходе первого контура регулирования.
Третий контур, состоящий из регулирующего транзистора 7, операционного усилителя 8 и разделительного конденсатора 11, осуществляет окончательное сглаживание пульсаций выходного напряжения стабилизатора.
Общий коэффициент сглаживания пульсаций напряжения реактивного и транзисторного звеньев равен произведению их коэффициентов сглаживания.
При оптимальном соотношении между указанными коффициентами обеспечивается существенное уменьшение объема и массы дросселя и конденсатора при незначительном снижении КПД стабилизатора. Наиболее значительный положительный эффект достигается при низком заданном коэффициенте пульсаций напряжения на нагрузке.
Новым в изобретении является введение в импульсный стабилизатор напряжения регулирующего транзистора, включенного параллельно нагрузке и работающего в непрерывном режиме, и операционного усилителя, осуществляющего усиление пульсаций напряжения, снимаемых с нагрузки.
На основании изложенного может быть сделан вывод, что предлагаемое устройство обеспечивает положительный эффект.
Литература
1. Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока. - М.: Советское радио, 1962.
2. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Справочник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др. Под ред. Г.С. Найвельта. - М.: Радио и связь, 1986. - с. 306-318.
Claims (2)
1. Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий ключевой элемент и дроссель, включенные последовательно с нагрузкой, обратный диод, включенный между одним из выводов дросселя и отрицателным выходным выводом стабилизатора, выходной конденсатор и устройство управления, вход которого подключен к нагрузке, а выход к входу ключевого элемента, отличающийся тем, что в него введены регулирующий транзистор, операционный усилитель, резисторный датчик тока, источник опорного напряжения и разделительный конденсатор, коллектор транзистора соединен с положительным выходным выводом стабилизатора, эмиттер через резисторный датчик тока подключен к отрицательному выходному выводу стабилизатора, инвертирующий вход операционного усилителя подключен к резисторному датчику тока, а неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к источнику опорного напряжения и к одному из выводов разделительного конденсатора, другой вывод которого соединен с положительным выходным выводом стабилизатора.
2. Импульсный стабилизатор напряжения по п. 1, отличающийся тем, что в коллекторную цепь регулирующего транзистора включен балластный резистор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140119A RU2767171C1 (ru) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Импульсный стабилизатор напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140119A RU2767171C1 (ru) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Импульсный стабилизатор напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767171C1 true RU2767171C1 (ru) | 2022-03-16 |
Family
ID=80736824
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020140119A RU2767171C1 (ru) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Импульсный стабилизатор напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767171C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794751C1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-04-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Импульсный стабилизатор напряжения |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1334131A1 (ru) * | 1986-04-11 | 1987-08-30 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Стабилизирующий источник напр жени посто нного тока |
RU2339072C1 (ru) * | 2007-09-04 | 2008-11-20 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Понижающий стабилизатор |
US8581567B2 (en) * | 2008-06-10 | 2013-11-12 | Ricoh Company, Ltd. | Controlling switching regulator under light load conditions |
-
2020
- 2020-12-01 RU RU2020140119A patent/RU2767171C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1334131A1 (ru) * | 1986-04-11 | 1987-08-30 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Стабилизирующий источник напр жени посто нного тока |
RU2339072C1 (ru) * | 2007-09-04 | 2008-11-20 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Понижающий стабилизатор |
US8581567B2 (en) * | 2008-06-10 | 2013-11-12 | Ricoh Company, Ltd. | Controlling switching regulator under light load conditions |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794751C1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-04-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Импульсный стабилизатор напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2675726C1 (ru) | Конвертор напряжения | |
CN109120153B (zh) | 一种buck电路以及开关电源 | |
US11233452B2 (en) | Microgrid power supply system DC-DC converter and controlling method | |
RU163740U1 (ru) | Многофазный выпрямитель с коррекцией коэффициента мощности | |
CN117691887B (zh) | 一种超级电容储能型高过载单相逆变器电路及其控制方法 | |
CN112217389A (zh) | 长寿命高功率密度电流断续升降压功率因数校正变换器 | |
US11515067B2 (en) | Two-terminal active inductor device | |
Bayoumi | Dual-input DC-DC converter for renewable energy | |
RU2767171C1 (ru) | Импульсный стабилизатор напряжения | |
RU2676678C1 (ru) | Энергопреобразующая аппаратура для систем электропитания постоянного тока | |
Jiang et al. | Bidirectional high-frequency inductive power transfer systems based on differential load-independent class e converters | |
RU99667U1 (ru) | Преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU2677629C1 (ru) | Энергопреобразующая аппаратура для систем электропитания постоянного тока аэрокосмических аппаратов | |
Sosa et al. | Experimental validation for an open-loop lclc output filter buck converter | |
Singh et al. | Mathematical Modeling of Voltage-Lift Technique for Multiphase DC–DC Converter | |
RU2754580C1 (ru) | Источник питания для импульсной нагрузки | |
RU176104U1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения в переменное | |
RU2823793C1 (ru) | Прямоходовой преобразователь постоянного напряжения с передачей энергии в паузе | |
CN117856624B (zh) | 一种宽范围升降压直流变换器 | |
RU196231U1 (ru) | Изолированный источник вторичного питания с дополнительной подпиткой | |
CN213585563U (zh) | 一种滤波电路及开关电源 | |
US20230361571A1 (en) | Power Sharing Regulation for Solid State Transformer by Embedded Digital Equalization | |
RU2794751C1 (ru) | Импульсный стабилизатор напряжения | |
SU1051514A1 (ru) | Стабилизирующий источник вторичного электропитани | |
RU205720U1 (ru) | Резонансный конвертор напряжения |