SU1163315A1 - Компенсационно-параметрический стабилизатор напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электро- jexHHKe и может бычь использовано при создании стабилизированных ис1очников посто нного напр жени  дл  питани  радиоэлектронной аппаратуры ..

Известен компенсационно-параметрический стабилизатор напр жени  содержащий силовой ключ, дроссель, соединенный с силовым ключом, диод, соединенный одним выводом с силовым ключом и дросселем, конденсатор, соединенный с другим выводом диода нагрузкой, широтно-импульсный модул тор , .вход которого соед1 нен с источником входного напр жени  и силовым ключом, а выход - с управл ющим входом силового ключа pj .

Недостатком данного стабилизатор  вл етс  низка  точность стабилизации выходного напр жени  при изменении нагрузки.

Наиболее близким к изобретению п технической сущности  вл етс  компе сационно-параметрический стабилизатор напр жени , содержащий силовой ключ, соединенный первым выводом с входной клеммой, а вторым выводом с первыми выводами диода и дроссел  вторые выводы которых соединены соответственно с выходной клеммой и общей шиной, первый конденсатор, соединенный с выходными клеммами, усилитель обратной св зи, один вход которого соединен с выходной клеммой , а другой - с источником опорного напр жени , .широтно-импульсный модул тор, первый вход KOioporo соединен с выходом усилител  обратной св зи, второй вход - с входной клеммой , а выход - с управл ющим входом СИ.ПОВОГО ключа, первый резистор и второй диод, первые выводы которых соединены, и второй конденсатор, первым выводом соединенный с общей шиной, а вторым выводом через второй резистор - с первым входом широтно-импульсного модул тора.

При работе стабилизатора на втором конденсаторе образуетс  напр жение , пропорциональное выходной мощности стабилизатора, которое подаетс  вместе с сигналом обратной св зи на вход широтно-импульсного модул тора, и при выборе определенного сопротивлени  резисторов сигнал с второго конденсатора полностью замен ет сигнал с усилител 

152

обратной св зи. В случае выходной сигнал усилите.п  обратной св зи равен нулю и соответственно равна нулю разница между выходным и опорным напр жени ми, т.е. достигаетс  устранение статической ошибки 2 , Недостатком известного стаби.пизатора  вл етс  низкое, быстродействие , обусловленное тем, что д.п  нормальной работы стабнпизатора требуетс  посто нна  времени цепи зар да и разр да второго конденсатора, во много раз больша  периода коммутации силового ключа. Это приводит к тому,

что напр жение на втором конденсаторе измен етс  мед.1тенно и статическа  ошибка устран етс  лишь через некоторое врем  после возмущени .

Цель изобретени  - увеличение

быстродействи  компенсационно-параметрического стабилизатора напр жени .

Поставленна  цель, достигаетс  тем, что компенсационно-параметрический стабилизатор напр жени , содержащий силов.ой ключ, соединенный первым выводом с входной клеммой, а вторым выводом - с первыми выводами диода и

дроссел , вторые выводы которых соединены соответственно, с выходной клеммой и общей шиной, первый конденсатор , соединеньй с выходными клеммами , усилитель обратной св зи, один

вход которого соединен с выходной клеммой, а другой - с источником олорного напр жени , широтно-импульсный модул тор, первый вход которого соединен с выходом усилител  обратной св зи, второй вход - с входной клеммой, а выход - с управл ющим входом силового ключа, первый резистор и второй диод, первые выводы которых соединены, и второй конденсатор,

первым выводом соединенный с общей шиной, а вторым выводом через второй резистор - с первым входом широтноимпульсного модул тора, снабжен вспомогательным ключом и третьим конденсатором , первым выводом соединенным с общей шиной и вторым вьшодом второго диода, а вторым выводом - с первым выводом второго диода и первым силовым выводом вспомогательного

ключа, второй силовой вывод которого соединен с - вторым выводом силового ключа и вторым выводом первого резистора . На чертеже представлена структур на  схема предлагаемого компенсационно-параметрического стабилизатора напр жени . Стабилизатор содержит силовой ключ 1, дроссель 2, соединенньш с силовым ключом 1, диод 3, соединенный одним .выводом с силовым ключом 1 и дросселем 2, .первый конденсатор А, соединенный с другим выводом диода 3 и нагрузкой 5, усилитель 6 обратной св зи, соединенный с нагру кой 5 и источником 7 опорного напр  жени , широтно-импульсный модул тор 8, один вход которого соединен с ис точником входного напр жени  питани и силовым ключом 1, а второй - с выходом усилител  6 обратной св зи, выход широтно-импульсного модул тора 8 соединен с управл ющим входом силового ключа 1, первьш резистор 9 соединенный с выходом силового ключ 1, дросселем 2 и диодом 3, второй конденсатор 10 и второй диод 11, включенные параллельно и соединенны с первым резистором 9, второй резистор 12, соединенный с выходом усилител  6 обратной св зи, вспомогательный ключ 13, соедин ющий первый 9 и второй 12 резисторы, третий конденсатор 14, соединенный с вторым резистором 12 и вспомогательным ключом 13, управл ющий вход которого соединен с выходом силового ключа I, дросселем 2 и диодом 3. Устройство работает следующим образом . При подаче напр жени  питани  начинает работать широтно-импульсньй модул тор. 8, обеспечива  периодическое открытие силового ключа 1, который зар жает дроссель 2, последний, разр жа сь в периоды закрытого состо  ни  силового ключа 1 через диод 3 на конденсатор 4 обеспечивает по в- ление напр жени  на нагрузке 5 и входе усилител  6 обратной св зи, выходной ток которого поступает ца вход широтно-импульсного модул тора 8 и управл ет длительностью генерируемых им импульсов. Одновременно в периоды разр да дроссел  2 ток, текущий через первый резистор 9, поступает на второй конденсатор 10 и через открытый напр жением на дросселе 2 вспомогательный ключ 13 на третий конденсатор 14. Оба конденсатора 10 и 14 зар жаютс  до 3154 напр жени , определ емого суммой емкостей конденсаторов 10 и 14, общим сопротивлением параллельно включен- ных резисторов 9 и 12, это напр жение создает ток через резистор 12, который складываетс  с током усилител  6 обратной св зи и подаетс  на вход широтно-импульсного модул тора 8. Ток резистора 12 полностью замен ет ток усилител  6 обратной св зи и устран ет статическую ошибку регулировани . В случае возникновени  отклонени  выходного напр жени  от номинального значени  по каким-либо причинам, например вследствие резкого изменени  нагрузки, измен ютс  выходной ток усилител  6 обратной св зи и тем самым дпитель- ность импульсов модул тора 8, что приводит к уменьшению величины отклонени  и изменению амплитуды напр жени  на конденсаторах 10 и 14, при этом изменение тока через резистор 12 в точности равно току усилител  6 обратной св зи в предьздущем такте работы устройства. Уменьшение величины отклонени  выходного напр жени  уменьшает выходной ток усилител  6 обратной св зи и вызывает изменение тока через резистор 12 в следующем такте, которые быстро уменьшаютс  до нул . Напр жение, накопленное конденсаторами 10 и 14 в периоды разр да дроссел  2, сохран етс  в течение следующих за ним периодов бестоковой паузы и открытого состо ни  силового ключа 1 благодар  тому , что в эти периоды вспомогательный ключ 13 закрыт отсутствием напр жени  на его управл ющем входе, и конденсатор 14, медленно разр жа сь через резистор 12, хранит величинунакопленного напр жени  до очередного открыти  вспомогательного ключа 13 и быстрого разр да конденсатора 14 на уже разр женный конденсатор 10, который в предьш1ущие периоды бестоковой паузы и открытого состо ни  силового ключа 1 разр жаетс  через резистор 9. При этом диод 11 предотвращает по вление на конденсаторе 10 напр жени  обратной пол рности и нарушение тем самым услови  олной компенсации статической ошиби . Дл  того, чтобы в момент открыи  вспомогательного ключа 13 коненсатор 14 с напр жением, накопленым в предыдущем такте, не зар дил заметно конденсатор 10 и не нарушил тем точность работы устройства, емкость конденсатора 14 должна быть значительно меньше емкости конденсатора 10. Кроме того, дл  обеспечени точности хранени  накопленного напр жени  конденсатором 14 посто нна  времени его разр да, определ ема  величиной сопротивлени  резне- тора 12, должна быть в .несколько ра больше периода работы силового ключ Введение дополнительных элементо . позвол ет организовать из первого резистора, второго конденсатора и второго диода интегратор с периодическим сбросом, интегрирование в ко тором происходит при положительном напр жении на дросселе, а сброс - при отрицательном. В силу равенства вольт-секундных площадей эпюр напр  жени  на дросселе обеспечиваетс  полный сброс напр жени  на втором конденсаторе, а так как известный стабилизатор должен работать в режи ме прерывистых токов дроссел , то имеюща с  в этом случае бестокова  пауза создает необходимый запас по времени сброса, что гарантирует полный сброс интегратора при измене нии режима работы стабилизатора. Второй диод, включенный параллельно второму конденсатору предотвращает по вление на конденсаторе напр жени обратной пол рности при сбросе. Всп могательный ключи третий конденсатор образуют схему выборки и хранеНИН , котора  запоминает величину на пр жени  на втором конденсаторе в момент окончани  интегрировани  и хранит его до следующего интегрировани , которое начнетс  в момент закрыти  силового ключа. Сигнал с третьего конденсатора через второй резистор подаетс  на вход широтно импульсного модул тора вместе с сигналом усилител  обратной св зи. При этом надлежапщй выбор посто нной интегрировани  позвол ет полностью компенсировать сигнал обрат- ной св зи на входе ши отно-импульсного ,модул тора и тем самым устранить статическую ошибку регулировани однако по сравнению известным стабилизатором компенсаци  достигнетс  значительно быстрее, так как все процессы в интеграторе предпагаемого стабилизатора происход т в течение одного такта работы и не -,определ ютс  посто нной времени интегрирующей цепи, поэтому возникшие по каким-либо причинам возмущение выходного напр жени  устран етс  более быстро. Если в известном стабилизаторе дл  обеспечени  малой пульсации напр жени  на входе широтно-импульсного модул тора, что необходимо дл  устойчивой его работы, посто нна  времени интегрирующей цепи должна быть по крайней мере в 10 - 20 раз больше периода коммутации силового ключа, то статическа  ошибка скомпенсирована через врем , в три - п ть .раз большее этой посто нной времени, так как процесс компенсации происходит по экспоненциальному закону. В предлагаемом стабилизаторе процесс компенсации также экспоненциален , однако его посто нна  времени не зависит от параметров интегратора , а определ етс  периодом коммутации силового ключа и коэффициентом усилени  усилител  обратной св зи . Например, при коэффициенте усилени  К возмущение выходного напр жени  в первом после возмущени  такте уменьшено примерно в k раз цепью обратной св зи, в следующем такте по вл етс  сигнал на выходе интегратора , которьщ через второй резистор подаетс  на вход широтно-импульсного модул тора и складываетс  с сигналом усилител  обратной св зи, при этом возмущение уменьшаетс  в , в третьем такте в k раз, и т.д. Таким образом, даже при невысоких значени х коэффициента усилени  усилител  обратной св зи возмущение быстро устран етс  и изобретение обеспечивает компенсационно-параметрическое регулирование аналогично известному устройству, но по сравнению с ним не содержит инерционных звеньев с большими посто нными времени, чем обеспечиваетс  повьш1ение быстродействи  . Технико-экономическа  эффективность предложенного стабилизатора достигаетс  за счет того, что увеличение быстродействи  позвол ет уменьшить величину и длительность возму щени  выходного напр жени , что повышает качество выходного напр жени  и уменьшает веро тность недопустимого изменени  выходного напр жени , способного вызвать сбой или повреждение

71163315,8

питаемой радиоэлектронной аппаратуры, быть освобожден от функции демпфироваили при сохранении заданной динами- ки  всплесков и провалов выходного ческой точности уменьшает емкость напр жени  и должен лишь обеспечивать выходного конденсатора, который может заданную величину пульсаций.

Claims (1)

1. КОМПЕНСАЦИОННО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий силовой ключ, соединенный первым выводом с входной клеммой, а вторым выводом - с первыми выводами диода и дросселя, вторые выводы которых соединены соответственно.с выходной клеммой и общей шиной, первый конденсатор, соединенный с выходными клеммами, усилитель обратной связи, один вход которого соединен с выходной' клеммой, а другой - с источником опорного напряжения, широтно—импульсный модулятор, первый вход которого соединен с выходом усилителя обратной связи, второй вход - с входной клеммой, а выход с управляющим входом силового ключа, первый резистор и второй диод, первые выводы которых соединены, и второй конденсатор, первым выводом соединенный с общей шиной, а вторым выводом через второй резистор - с первым входом широтно-импульсного модулятора, отличающи-йся тем, что, с целью увеличения быстродействия, он снабжен вспомогательным ключом и третьим конденсатором, первым выводом соединенным с общей шиной и вторым выводом второго диода, а вторым выводом - с первым выводом второго диода и первым силовым выводом вспомогательного ключа, второй силовой вывод которого соединен с вторым выводом силового ключа и вторым выводом первого резистора.