SU1272422A1 - Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Иэ(эбретение относитс  к электротехнике , в частности к-источникам вторичного электропитани , Цель изобретени  - повьшение точности стабилизации и быстродействи . При уменьшении выходного напр жегги  за счет увеличени  тока нагрузки увеличив-аетс  падение напр жени  в силовой цепи преобразовател , Это компенсируетс  увеличением длительности открытого состо ни  ключевого элемента 1 и , ,следовательно, количества энергии в накопительном дросселе 2, ко (О тора  трансформируетс  .в нагрузку. 2 ил. (Л Дуь  1чЭ ГчЭ 4; ю кэ

Description

Изобретение относится к электротехнике и радиоэлектронике, а именно к устройствам электропитания, и может быть использовано в устройствах преобразования и регулирования 5 напряжения питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения¹ - повышение стабильности и быстродействия преобразователя. ГО

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 временные Диаграммы, поясняющие работу устройства в установившемся режиме работы. Й

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит ключевой элемент 1, накопительный дроссель 2, датчик 3 тока, узел 4 пропорционально-токового управления, 20 выполненный,например, на трансформаторе тока с цепями перемагничивания й включения, узел 5 выключения, выполненный, например, на транзисторе, компаратор 6, источник 7 опорного 25 напряжения, формирователь 8 пилообразного напряжения, усилитель 9 сигнала ошибки, сумматор 10 и 11,

Ключевой элемент 1, накопитель- эд ный дроссель 2, датчик 3 тока, выполненный/ например, на трансформаторе тока, нагруженном на резистор, и узел 4 пропорционально-токового .. управления включены последовательно· .в цепь источника входного напряжения. Вход узла 4 пропорционально-токового управления через узел 5 включения.соединен с выходом компаратора 6, первый вход которого соединен с источником 7 опорного напряжения, а второй через сумматор 11 связан с выходами формирователя 8 пилообразного напряжения и усилителя 9 сигнала ошибки, неинвертирующий вход которого соединен с выходом преобразователя. Выходы датчика 3 тока и источника 7 опорного напряжения соединены с инвертирующим входом усилителя 9 сигнала-ошибки через сумматор 10, выполненный, •.например, в виде двух последовательно соединенных резисторов, включенных между выходами датчика 3 тока и источника 7 опорного напряжения и подключенных общей точкой к инверти- ₍ рующему входу усилителя 9 сигнала ошибки. Кроме того, устройство содержит силовые выпрямитель 12 и . фильтр 13.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом,

В установившемся режиме работы в течение каждого периода протекания тока ключевого элемента 1 на вторичных обмотках накопительного дросселя 2 формируется напряжение U₂, пропорциональное входному напряжению. Это напряжение поступает на вход формирователя 8 пилообразного напряжения, на выходе которого формируется пилообразное напряжение U_g, амплитуда которого пропорциональная входному напряжению стабилизированного преобразователя. В течение времени протекания тока ключевого элемента 1 на выходе датчика 3 тока формируется импульс напряжения U₃, амплитуда которого пропорциональная амплитуде тока ключевого элемента 1. Это .напряжение, суммируясь сумматором 10 с напряжением U₇ источника 7 опорного напряжения, поступает на инвертирующий вход усилителя 9 сигнала ’ ошибки, на неинвертирующий вход которого поступает напряжение с выхода преобразователя. В результате на выходе усилителя 9 сигнала ошибки формируется напряжение U₉, пропорциональное разности выходного и опорного напряжений на входе усилителя 9 и промодулированное выходным импульс-' , ным напряжением датчика 3 тока, пропорциональным амплитудному значению тока ключевого элемента 1.

Это напряжение в свою очередь модулируется выходным напряжением U_a формирователя 8 пилообразного напряжения и сравнивается на входе компаратора 6 с напряжением U₇ источника 7 опорного напряжения* В момент равенства указанных напряжений на выходе компаратора 6 формируется импульс напряжения Ug, поступающий на вход узла 5 выключения. Последний, воздействуя на узел 4 пропорционально - токового управления, выключает ключевой элемент 1 .

При плавном или резком изменении тока нагрузки, например при увеличении (пунктирные кривые на фиг,23, увеличивается амплитуда тока ключевого элемента 1 и, следовательно,. амплитуда выходного сигналаЦдатчика 3 тока.

Это приводит к большому по амплитуде провалу выходного напряжения Ujj усилителя 9 сигнала ошибки в течение времени открытого состояния ключевого элемента 1. В результате сравнения пилообразной составляющей U₈ входного напряжения компаратора 6 с опорным напряжением U? и формирование на выходе компаратора 6 вык— лючающего импульса 'U₆ происходит позднее, чем в свою очередь приводит к увеличению времени открытого состояния ключевого элемента 1. Таким образом, уменьшение выходного /напряжения преобразователя при увеличении тока нагрузки, имеющее место из-за увеличения падения напряжения в силовой цепи, компенсируется за счет увеличения длительности открытого состояния ключевого элемента 1 и, следовательно, количеств ва Энергии, накапливаемой в магнитном поле накопительного дросселя 2 и трансформируемой в нагрузку.

Изобретение позволяет в 3-5 раз снизить нестабильность выходного напряжения, повысить быстродействие системы авторегулирования и ее .коэффициент стабилизации и вследствие (О этого в 5-10 раз уменьшить амплитуду. переходного отклонения выходного напряжения при скачкообразном изменений тока нагрузки.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к электротехнике и радиоэлектронике, а именно к устройствам электропитани , и может быть исаользовано в устройствах преобразовани  и регулировани  напр жени  питани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - повышение стабильности и быстродействи  преобразо вател . На фиг.1 изображена функциональ на  схема устройства; на фиг.2 временные Диаграммы, по сн ющие рабо ту устройства в установившемс  режиме работы. Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени  содержит ключевой элемент 1, накопительный дрос сель 2, датчик 3 тока, узел 4 пропорционально-токового управлени , выполненный,например, на трансформаторе тока с цеп ми перемагничивани  и включени , узел 5 выключени , выполненный , например, на транзисторе, компаратор 6, источютк 7 опорного напр жени , формирователь 8 пилообразного напр жени , усилитель 9 сигнала ошибки, сумматор 10 и 11. Ключевой элемент 1, накопитель . ный дроссель 2, датчик 3 тока, выполненный/ например, на трансформаторе тока, нагруженном на резистор, и узел 4 пропорционально-токового управлени  включены последовательно . в цепь источника входного напр жени  Вход узла 4 пропорционально-токового управлени  через узел 5 включени .со единен с выходом компаратора 6, первый вход которого соединен с источйи ком 7 опорного напр жени , а второй через сумматор 11 св зан с выходами формировател  8 пилообразного напр жени  и усилител  9 сигнала ошибки, неинвертирующий вход которого соединен с выходом преобразовател . Выходы датчика 3 тока и источника 7 опор ного напр жени  соединены с инвертир ющим входом усилител  9 сигнала-ошиб ки через сумматор 10, выполненный, .например, в виде двух последовательно соединенных резисторов, включенных между выходами датчика 3 тока и источника 7 опорного напр жени  и подключенных общей точкой к инвертирующему входу усилител  9 сигнала ошибки. Кроме того, устройство содер жит силовые выпр митель 12 и . фильтр 13. Предлагаемый преобразователь рабоает следующим образом. В установившемс  режиме работы .в течение калсдого периода протекани  тока ключевого элемента 1 на .вторичных обмотках накопительного дроссел  2 формируетс  напр жение Uj, пропорциональное входному напр жению. Это напр жение поступает на вход формировател  8 пилообразного напр жени , на выходе которого формируетс  тшлообразное напр жение Ug, амплитуда которого пропорциональна  входному напр жению стабилизированного преобразовател . В течение времени протеками  тока ключевого элемента 1 на выходе датчика 3 тока формируетс  импульс напр жени  U, амплитуда которого пропорциональна  амплитуде тока ключевого элемента 1. Это .напр жеьше , суммиру сь сумматором 10 с напр жением U. источника 7 опорного напр жени , поступает на инвертирующий вход усилител  9 сигнала ошибки, на неинвертирующий вход которого поступает напр жение с выхода преобразовател . В результате на выходе усилител  9 сигнала ошибки фор- миру.етс  напр жение Ug , пропорциональное разности выходного и опорного напр жений на входе усилител  9 и промодулированное выходным импульс- , ным напр жением датчика 3 тока, пропорциональным амплитудному значению тока ключевого элемента 1. Это напр жение в свою очередь модулируетс  выходным напр жением Ug формировател  8 пилообразного напр жени  и сравниваетс  на входе компаратора 6 с напр жегшем U. источника 7 опорного напр жени  ,г В момент равенства указанных напр жений на выходе компаратора 6 формируетс  импульс напр жени  Ug, поступающий на вход узла 5 выключени . Последний, воздейству  на узел 4 пропорционально - токового управлени , выключает ключевой элемент 1 . При плавном или резком изменении тока нагрузки, например при увеличении (пунктирные кривые на Фиг«2,), увеличиваетс  амплитуда тока ключевого элемента 1 и, следовательно,, амплитуда выходного сигналаЦдатчика 3 тока. Это приводит к большому по амплитуде провалу выходного напр жени  Ujj усилител  9 сигнала ошибки в течение времени открытого состо ни  ключевого элемента I. В результате сравнени  пилообразной составл ющей Ug входного напр жени  компаратора с опорным напр жением U, и формирование на выходе компаратора 6 вык лючающего импульса U происходит позднее, чем в свою очередь приводит к увеличению времени открытого состо ни  ключевого элемента I, Таким образом, уменьшение выходного .напр жени  преобразовател  при увеличении тока нагрузки, имеющее место из-за увеличени  падени  напр жени  в силовой цепи, компенсируетс  за счет увеличени  длительности открытого cocTOHirnH ключевого элемента I и, следовательно, количестп ва Энергии, накапливаемой в магнитном поле накопительного дроссел  2 и трансформируемой в нагрузку. Изобретение позвол ет в 3-5 раз снизить нестабильность выходного напр жени , повысить быстродействие системы aBToperyjiHpOBaHiw и ее .коэффициент стабилизации и вследствие этого в 5-10 раз уменьшить амплитуду , переходного отклонени  выходного напр жени  при скачкообразном изменений тока нагрузки. 4224 е т е н и   Формула изобр Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени , содержащий включенные последовательно между входными выводами ключевой элемент, датчик тока, узел пропорционально-токового управлени  и первую обмотку накопительного дроссел , втора  обмотка которого через выпр митель и сглаживающий фильтр соединена с выходными выводами , а также узел выключени , компаратор , формирователь пилообразного напр жени , источник опорноro напр жени  и усилитель сигнала ошибки, причем выход узла пропорционально-токового управлени  соединен с управл ющим входом ключевого элемента, а вход через узел выключени  - с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом источника опррного напр жени , второй вход через первый сумматор , соединен с выходами формировател  пилообразного напр жени  и усилител  сигнала ошибки, неинвертирующий вход которого соединен с выходным выводом, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности стабилизации и быстродействи  преобразовател , введен второй сумматор, выход которого соединен с инвертирующим входом усилител  сигнала ошибки, а. входы с выходами датчика тока н источника опорного напр жени .

   Фиг. 2