SU691815A1 - Двухкаскадный стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Description

- , . . .

Изобретение относитс  к устройствам автоматического регулировани  и. может быть использовано дл  электропитани  различных электронных схем.)

Известны двухкаскадные стабилизаторы посто нного напр жени  1 j и 2.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  двухкаскадный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий оконечный линейный каскад, регулирующи транзистор которого.включен последовательно в выходную шину, а уснйитель постошшого тока, входом соединен с выходными выводами, а ваиходом - с управл ющим входом регулирующего транзистора , предварительный ключевой каскад, ключевой элемент которого с ЦСД фильт ром на выходе включен последовательно с регулирующим транзистором линейного каскада, усилитель рассогласовани  входом соединен с выходом ЦСД фильтра,, .а шйротно-импульсный мооуп тор выходом соединен с управл ющим входом

ключевого элемента, а входом - с выхоДом усилител  рассогласовани .

В таких стабилизаторах дл  уменьшени  потерь на регулирующих транзисторах линейного каскада схема управлени  ключевым каскадом строитс  таким образом, чтобы среднее значение напр лсени  на выходе ключевого каскада отличалось на посто нную величину от вых одного напр жени  линейного каскада. Величина этой разницы определ етс  исход  из минимально допустимого с точки зрени  линейного режима регулирующего тр эистора напр жени  на выходе ключевого каскада. При динамическом изменении тока нагрузка (например, при наборе нагрузке) будет иметь место динамическое отклонение напр жени  ключевого каскада, снтредел емое в общем случае импедансом контура демодул тора (фильтра) ключевого каскада.

В св зи с этим правильный выбор режимов работы комбинированного стабилизатора должен производитьс  с учеТРМ возможного провала напр жени  ключевого каскада при наборе нагрузки, т.е. входное напр жение линейного каскада должно быть увеличено на величину шгаамического отклонени  напр жени . В результате этого при реализации схемы известного двухкаскадного стабилизатора при максимальной статической нагрузке будут иметь место допол fiMfenbHbie потери мощности на регулирующем элементе линейного каскада. Целью изобретени   вл етс  уменьше ние потерь/мощности, а следовательно, габаритов радиаторов регулирующих тран зисторов линейного каскада. Дл  этого двухкаскадный стабилизато посто нного напр жени , содержащий оконечный линейный каскад, регулирующи фанзйстор которого включен последоваТеЛьно в выходную шину, а усилитель по ТбйнногОгока входом соёдин ен 6 Шходными выводами, а выходом - с управл ющим входом регулирующего транзистора, предварительный ключевой каскад, ключевой элемент которого с 1СД фильтром на выходе включен последовательно с регулируюьодам транзистором линейного кйскада, усилитель рассогл;асовани  входом соединен с выходом ЬСД фильтра, а широтно-импульсный модул тор выходом соединен с управл ющим входом ключевого элемента, а входом - с выходом усилител  рассогласовани , снабжен сумматором напр жений и датчиком тока, который шслючен в выходную цепь и соединён с одним Е(ходом сумматора, другой вход которого Соединен с введенным источником опорного напр жени , а выходом - со вторым входом усилител  сигtt a рассогласовани .

На чертеже препставлен стабилизатор,, принципиальна  электрическа  схема.

Стабилизатор состоит из линейного каскада, в ;состав которого вход т регулирунэтций транзистор 1 и усилитель 2 пЬетй нного тока, и клаэчевбго каскада, is Составкоторого вход т: ключевой эле- . мент (например, транзисторный) 3, демодул тор-фильтр 4, широтно-импульсный модул тор (ШИМ) 5, усилитель 6 рассогласовани . На инверсный вход 7 усилител  рассогласовани  6 подан сигнал обратной св зи с выхода фильтра 4. На пр мой вход 8 усилител  б подано ййПр жение с .выхода сумматора 9. На один вход 1О сумматора 9 подан сигнал, пропорциональный току нагрузки стабилизатора , снимаемый с датчика тока, напзисторе 1 определ етс  величиной напр жени  на выходе сумматора 9.

. В свою очередь Ug Q ( учетом пол рности), где опорное напр жение источника

13; сигнал обратной св зи по току,

снимаемый с резистора 11. Следовательно, при токе нагрузки Гн О.

О; при максимальном статическом токе

Величинаи „выбираетс  пропорциональной максимальному динамическому отклонению выходного напр жени  ключевого каскада. Схема управлени  ключевого каскада в составе ШИМ 5 и усилител  6 обеспечивает регулировку напр жени  на регулирующем транзисторе 1 пропорционально величине Ug .

Таким образом, при минимальном статическом токе нагрузки, т.е. ожиДании набора тока, напр жение на регулирующем транзисторе имеет максимальную величину, соответствующую значению Ug . ч выбираетс  из услови :

Унтах Кэ. где и г-минимальное напр жение

между коллектором и эммитером , Цри котором транзистор 1 находитс  в линейном режиме;

и - динамическое отклонение напАНН

р жени  ключевого каскада при максимальном ожидаемом приращении тока д1. 154 ример, на резисторе 11, причем последний включен последовательно в цепь нагрузки . На второй вход 12 сумматора подаетс  опорное напр жение с источника 13 опорного напр жени , причем пол рность напр жени  на входе 12 противоположна по знаку сигналу на входе 10. Обща  щина схемы управлени  ключевого стабилизатора 14 подключена к. выходу + стабилизатора. Имеютс  ключевой 15 и линейный 16 каскады. Работает стабилизатор следующим образом. Выходное напр жение стабилизатора U-gbt определ етс  режимом работы усилител  2, цепь обратной св зи которого подключена к выходу стабилизатора. Выходное напр жение ключевого каскада равно сумме напр жени  на регупирующем транзисторе 1. С другой стороны напр жение на регулирующем транУчитыва  минимальное значение тока в таком режиме, протекающего через регулирующий транзистор 1, увеличенное напр жение на нем не вызывает больших потерь мощности.С другой стороны, при максимальном статическом токе нагрузки, т.е. в ожидании сброса тока, напр жение на регулирующем транзисторе 1 имеет минимальную величинуи U(,pooTветствующую величине Ug Цопни Потери мощности на регулирующем транзисторе при максимальном токе име ют минимальное значение благодар  установке на нем минимально возможного напр жени . Таким образом, благодар  введению сумматора 9, на один из входов которого подан сигнал обратной св зи по току, а на второй - опорное напр жение соответствующего знака, производитс  регулировка выходного напр жени  ключе вого каскада, обеспечивающа  минимизацию потерь на линейном каскаде при максимальном статическом токе нагрузки , а при минимальном статическом токе имеетс  необходимый запас по напр жению на входе линейного каскада перед динамическим набором нагрузки. Формула .изобретени  Двухкаскадный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий оконечный линейный каскад, регулирующий транзистор которого включен последовательно в выходную шину, а усилитель посто нного тока входом соединен с выходными выводами, а выходом - с управл ющим входом регулирующего транзистора, предварительный ключевой каскад, ключевой элемент которого сЬСД фильтром на выходе включен последовательно с регулирующим транзистором линейного каскада , усилитель рассогласовани  входом соединен с выходомЬСД фильтра, а широт но-импульсный модул тор выходом соединен с управл ющим входом ключевого элемента, а входом - с выходом усилител  рассогласовани , отличающийс   тем, что, с целью уменьщени  потерь мощности на регулирующем элементе линейного каскада, стабилизатор снабжен сумматором напр жений и датчиком тока, который включен в выходную цепь и соединен с одним входом сумматора, другой вход которого соединен с введенным источником опорного напр жени , а выходом - со вторым входом усилител  сигнала рассогласовани . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 457982, кл. G 05 F 1/56, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР NO 344425, кл. G 05 F 1/56, 1970.