SU1113785A1 - Импульсный стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно мелду входными выводами и входом сглаживающего фильтра, выходом подключенного к выходным выводам , блок управлени , подключенный выходом .к управл ющему входу регулирующего элемента, первым входом - к выходу задающего генератора, а вторым входом - к выходу блока обратной св зи, состо щего из источника опорного напр жени  и элемента сравнени , причем вход блока обратной св зи подключен к выходным выводам через коммутатор с управл ющим входом, о тличающийс  тем, что, с целью повьпиенн  КПД, у1фавл ю1ций вход коммутатора подключен к указанному выходу задающего генератора, элемент, сравнени  выполнен в виде усилител  с релейной характеристикой, а блок управлени  выполнен в виде триггера, первый вход которого через введенный блок задержки соединен с первым (/} входом блока управлени , а второй вход подключен к второму входу блока управлени .

Description

эо У1 Изобретение относитс  к электротехнике и може быть использовано дл  питани  автономньк устройств стабилизированным напр жением от источников питани  с ограниченным ресурсом работы. Известен импульсный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно между входными клеммами и входом сглаживающего фильтра, выход которого подключен к выходным клеммам, усилитель обратной св зи, подключенный первым входом к выходной клемме, а вторым входом - к источнику опорного напр жени , D-триггер , выход которого соединен с управл ющим входом регулирующего элемента , а информационный вход через ключевой элемент - с выходом усилител  обратной св зи, генератор задающей частоты, выход которого соединен с входом синхронизации D-триггеpa .Il. В стабилизаторе цепи источника опорного напр жени , усилитель обрат ной св зи и ключевой элемент посто нно потребл ют энергию,что приводит к снижению КПД всего устройства.При мощности , потребл емой нагрузкой от источника питани , менее 0,5-1 Вт, работа стабилизатора становитс  неэффективной , его КПД снижаетс  на 10-30%. Это, в свою очередь,, приводит к сокр щению срока непрерывной работы автономного источника питани , например окиснортутных элементов, в 1,5-2 раза . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  импульсный стабилизатор посто нного на пр жени , содержаний регулирующий элемент, включенный последовательно между входными выводами стабилизатора и входом сглаживающего фильтра, выходом подключенного к выходным выводам стабилизатора, блок управлени  подключенный выходом к управл ющему входу регулирующего элемента, первым входом - к выходу задающего генератора , а вторым входом - к выходу бло ка обратной св зи, состо щего из источника опорногр напр жени  и элемен та сравнени , причём вход блока обратной подключен к выходным выводам стабилизатора через коммутатор с управл ющим входом 2 , В известном стабшшзаторе цепь об ратной св зи подключена к выходш 1м выводам через коммутатор и потребл ет энергию только в течение времени замкнутого состо ни  регулирующего элемента, что позвол ет получить КПДвыше , чем в других известных стабилизаторах . Однако при широком диапазоне изменени  напр жени  питани  и сопротивлени  нагрузки возможен режим, при котором коэффициент заполнени  импульсов на выходе регулирующего элемента близок к 1. В этом режиме КПД известного импульсного стабилизатора 2 не вьпие, чем в стабилизаторе 1. Таким образом, недостатком известного стабилизатора  вл етс  низкий КПД, что про вл етс  при коэффициенте заполнени  импульсов, близком к 1 . Цель изобретени  - повьш1ение КПД импульсного стабилизатора посто нного напр жени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в импульсном стабилизаторе посто нного напр жени , содержащем регулирующий элемент, включенный последовательно между входными выводами и входом сглаживающего фильтра, выходом подключенного к выходным выводам, блок управлени , подключеннь1й выходом к управл ющему входу регулирующего элемента, первым входом - к выходу задающего генератора, а вторым входом - к выходу блока обратной св зи , состо щего из источника опорного напр жени  и элемента сравнени , причем вход блока обратной св зи подключен к выходным выводам через коммутатор с управл кицим входом, управл ющий вход коммутатора подключен к указанному выходу задающего генератора , элемент сравнени  выполнен в виде усилител  с релейной характеристикой , а блок управлени  выполнен в виде триггера, первый вход которого через введенный блок задержки соединен с первым входом блока управлени , а второй вход подключен к второму входу блока управлени . Такое конструктивное вьтолнение обеспечивает подключение цепей питани  усилител  обратной св зи, ключевого элемента и источника опорного напр жени  к выходной клемме на врем , определ емое длительностью импульсов генератора задающей частоты. На. фиг. 1 изображена блок-схема импульсного стабилизатора посто нного напр жени ; на фиг. 2 - принципиальна  схема стабилизатора. Импульсный стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, сглаживающий фильтр 2, блок обратной св зи 3, блок управлени  4, задающий генератор 5 и коммутатор 6. Блок управлени  4 состоит из триггера 7 и блока задержки 8, а блок обратной св зи из элемента сравнени  9 и источника опорного напр жени  10, На фиг. 1 показан наиболее общий случай выполнени  элемента сравнени  9 на усилителе 11 и ключевом элементе 12. На фиг. 2 показано выполнение элемента сравнени  9 на одном усилителе 11, релейность характеристики которого обеспечиваетс  подключением резистора 13. Первый вход усилител  11 подключен к выходу источника опорного напр жени  10, выполненном на резисторе 14 и стабилитроне 15, а второй вход - к средней точке делител  выходного напр жени  на резисторах 16 и 17. Питание усилител  11, делител  на резисторах 16 и 17 и источника 10 опорного напр жени  осуществл етс  с выхода стабилизатора через коммутатор 6, управл ющий вход которого подключен к выходу задающего генератора 5, подключенному также через блок задер ки, выполненный на резисторе 18 и конденсаторе 19, к входу триггера 7. Выход триггера 7, который  вл етс  выходом блока 4 управлени  подключен к управл ющему входу регулирующего элемента 1, вьшолнен на транзисторах 20 и 21, включенных по схеме Дарингтона , и резисторе 22 смещени . Фильт 2 содержит диод 23 дроссель 24 и кон денсатор 25. В качестве усилител  11 и ключевого элемента 12 можно исполь зовать компаратор напр жени , например К554САЗБ. Источником опорного напр жени  мо жет быть любой стабилитрон. Тип элемента выбираетс , исход  из минималь ного тока стабилизации и максимально частоты работы, В качестве триггера элемента можн использовать D-триггер, К561ТМ2 или 564ТМ2. Тип примен емого триггера выбираетс  из условий малого потреблени  мощности от источника питани . В качестве коммутатора напр жени  6 может быть использован транзисторный ключ, логические элементы серии К561, а также мультиплексоры серии К590. При выборе элементарной базы коммутатора 6 исход т из необходимого быстродействи , нагрузочной способности коммутатора. Задающий генератор 5 должен формировать импульсы определенной частоты и скважности. В качестве элемента задержки можно использовать RC-интегрирующую цепочку, либо формировать необходимую задержку в задающем генераторе 5.. Импульсный стабих изатор посто нного напр жени  работает следующим образом . Задающий генератор 5 вырабатывает импульсы пр моугольной формы, заданной частоты и скважности. Коммутатор 6подключает на врем  длительности каждого импульса второй вход усилител  11 обратной св зи, цепи питани  . усилител  11 обратной св зи, ключевого элемента 12 и источника 10 опорного напр жени  к выходному вьшоду ста-. билизатора. Если выходное напр жение стабилизатора . опорного напр жени  , то на выходе ключевого элемента 12 по витс  сигнал по которому импульс , приход щий с блока задержки 8, переключит триггер 7 в состо ние, открывающее регулирующий элемент 1. На вход сглаживак цего фильтра 2 подаетс  напр жение от источника питани . Выходное напр жение стабилизатора начинает увеличиватьс . Как только выходное напр жение станет больше опорного напр жени  на выходе ключевого элемента 12 по витс  сигнал, по которому следующий импульс с выхода блока задержки 8 переключит триггер 7в состо ние, закрывающее регули .рующий элемент 1. С приходом следующего импульса от генератора 5 весь цикл работы стабилизатора повторитс . Разработанный импуль(:ный стабилизатор посто нного напр жени  имеет более высокий КПД, чем аналогичные стабилизаторы, за счет того, что цепи питани  усилител  обратной св зи,, ключевого элемента и источника опорного .напр жени  подключаютс  к выходной клемме лишь на врем , определ емое длительностью импульсов задающей частоты. Например, при одинаковых услови х работы, одинаковой эле5111

ментной базе прототипа и предлагаемого импульсного стабилизатора посто нного напр жени , с нагрузкой, потребл ющей от источника питани  мощность 0,1-0,5 Вт, при скважности импульсов .задающей частоты в режиме открытого состо ни  регулирующего элемента 1 был рассчитан и получен вьмгрьш в КПД у предлагаемого стабилизатора по сравнению с прототипом в 1,2-1,6 раз. Если в качестве источников питани  используетс  автономный источник, например химический, то увеличение КПД стабилизатора и, соответственно, уменьшение потребл емой мощности увеличит продолжительность непрерывной работы элементов питани . Например, дл  окиснортутных

7856

элементов типа ОР-4 уменьшение потребл емой мощности в 1,2-1,6 раз, увеличивает продолжительность непрерывной работы их в 2-3 раза. 5 Таким образом, предлагаемый импульсный стабилизатор, благодар  потреблению энергии цеп ми питани  усилител  1 1, источника опорного напр жени  10 и делител  на резисторах 16 и 17 только в течение импульса за .дающего генератора 5, обеспечивает существенное повьш1ение КПД.

Наиболее выгодно использовать предлагаемый импульсный стабилизатор посто нного напр жени  в автономных маломощных устройствах с длительным периодом работы без замены источников питани .

%

1

R

D

foi

Claims (1)

1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно между входными выводами и входом сглаживающего фильтра, выходом подключенного к выходным выводам, блок управления, подключенный выходом к управляющему входу регули рующего элемента, первым входом - к выходу задающего генератора, а вторым входом - к выходу блока обратной связи, состоящего из источника опорного напряжения и элемента сравнения, причем вход блока обратной связи подключен к выходным выводам через коммутатор с управляющим входом, о тличающийся тем, что, с целью повышения КПД, управляющий вход коммутатора подключен к указанному выходу задающего генератора, элемент, сравнения выполнен в виде усилителя с релейной характеристикой, а блок управления выполнен в виде триггера, первый вход которого через введенный блок задержки соединен с первым входом блока управления, а второй вход подключен к второму входу блока управления.