[实用新型]区间控制型开关稳压器

说明书

本实用新型属于电源技术领域。它是一种采用区间控制方式的串联型开关稳压器。

背景技术情况：开关稳压器有几种类型，各有其特点和不同的应用领域，其中串联降压型开关稳压器比较简单，成本低，应用广泛。串联型开关稳压器是从串联线性稳压器直接发展而来，它主要解决的问题是使调整管从线性放大状态改变成开关工作状态，从而大大降低调整管的功耗，使稳压器具有高的效率。但它用在输入电压和负载电流变化比较大的情况下，其稳压却比较困难。因此，该类开关稳压器通常用于固定负载或者负载电流变化不很大的情况。其输入电压的允许变化范围，通常不超过百分之几十。个别特殊线路的该类开关稳压器可允许负载电流有较大变化范围但却又对输入电压变化的限制更加严格，要求不超过正负百分之十。此外，此类开关稳压器中(甚至几乎所有的直流稳压器中)仅用一个基准电压，属于单值控制型稳压器，与本实用新型提出的采用两个基准电压的区间控制型开关稳压器，在控制回路和控制模式上是完全不同的。

本实用新型的目的：在于设计出一种超宽范围直流稳压器，以解决某些输入电压变化范围特别宽(可高达百分之几百)，同时负载电流变化范围也极大的情况下，其输出电压仍能保持稳定，并具有高的效率。本实用新型实际上首先是为一种新型的车辆用特种电机的稳压器而设计的。该种电机所需的稳压器就是超宽范围稳压器的一个典型的应用实例。该种电机是永磁式直流复合电机，由于起动电流需要高达上百安培，其电枢内阻极小，发电机的外部输出特性曲线很硬，输出电压随转速升高而升高，其运行时转速从每分钟一、二千转至八、九千转变化，直流发电机输出电压变化范围高达百分之几百，同时负载电流变化范围也极大，但要求提供出一个基本稳定的电压对照明系统、信号系统供电和对蓄电池充电，而对纹波电压并无严格要求。根据本实用新型设计出的区间控制型开关稳压器已达到了上述要求，实现了超宽范围的稳压。基于其良好的超宽稳压特性，本实用新型也为其他类似情况的需要，提供了一种通用的超宽范围开关稳压器。

本实用新型的技术内容：本实用新型与传统的串联型开关稳压器一样，由串联开关交换器和控制回路两个部分组成。串联开关交换器仍由开关调整晶体管、L-C滤波器和续流二极管组成。控制回路包括取样、比较放大、控制调整环节以及辅助稳压电路组成。本实用新型与传统的串联型开关稳压器的根本区别在于控制回路和控制模式的完全不同。传统的串联型开关稳压器其控制回路均为采用一个基准电压的单值控制型，即取样电压在比较放大环节仅与一个基准电压进行比较，其放大信号再去控制开关调整管的导通或截止，并自动调节其占空比使输出电压稳定在一个电压值。本实用新型则采用了两个基准电压，即上基准电压VS1和下基准电压VS2，其比较放大环节是由两个电压比较放大器和一个RS触发器组成的区间电压控制电路来担任。在比较放大环节中，取样电压是与两个基准电压同时进行比较，当取样电压V_F低于下基准电压VS2时，区间电压控制电路输出的电平将使开关调整管T1导通，使输出电压V₀上升；而当V_F高于上基准电压VS1时，区间电压控制电路又输出另一种电平使T1立即截止，输出电压V₀下降；取样电压再次降低至VS2以下时，T1又将再次导通。如此周而复始循环地工作，使输出电压V₀始终稳定在一个小的区间范围内，而不是稳定在一个电压值上。

本实用新型把单值控制型改为区间控制型，这对稳压器的工作特点、工作状态和工作参数均有较大的改变，显而易见，用同一组元件参数，其稳压范围可得到显著地扩展。其稳压范围的扩展，是以放宽了输出电压波动或者纹波电压而获得的。其输出电压V₀从微观看是稳定在一个小区间内，而从对负载供电的宏观看和用电压表测量所呈现的情况看，仍为一个单值直流电压，其电压值等于小区间的电压平均值。这是因为开关调整管的开关频率比较高，输出电压V₀在小区间内波动的频率也较高，其波动仅以纹波电压形式表现出来。此纹波电压如需要进一步降低，由于其频率较高滤波是比较容易的。

本实用新型是脉宽、占空比和开关频率均能自动调整变化的开关稳压器。对负载电流的变化，它以频率变化为主以脉宽变化为辅：而对于输入电压的变化，则以脉宽变化为主以频率变化为辅来进行自动调节。两基准电压的差值区间(VS1-VS2)对输出纹波电压有直接影响。因此，在合理选择滤波电感值和电容值后，调整适合的VS1和VS2电压值，可实现不同超宽范围的稳压，同时可兼顾输出电压的纹波不致太大。