СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный источник питания (патент №2339149), взятый за прототип, содержащий силовой транзистор 1 и управляющий транзистор 2, объединенные эмиттеры которых подключены к одному из полюсов входного источника питания. Резистор 3, подключенный к другому полюсу входного источника питания, обеспечивает ток базы силового транзистора 1. Усилительный транзистор 4, резистор 5 и резисторный делитель напряжения, состоящий из резисторов 6, 7, обеспечивают сравнение выходного напряжения с опорным напряжением на стабилитроне 8 и через резистор 9 и управляющий транзистор 2 выключает силовой транзистор 1 при достижении требуемого напряжения на конденсаторе фильтра 10 релейного стабилизатора напряжения 23. Времязадающий конденсатор 11 обеспечивает задержку на включение и форсированное запирание управляющего транзистора 2. Шунтирующий диод 12, дроссель 13 и конденсатор фильтра 10 образуют сглаживающий фильтр релейного стабилизатора напряжения 23. Отрицательная составляющая переменного напряжения дросселя 13 через выпрямительный диод 14 и фильтрующий конденсатор 15 поступает на базу транзистора параметрического стабилизатора 16, который обеспечивает включение задающего генератора 17 и преобразователя напряжения 18. Вторичное напряжение преобразователя напряжения 18 используется для питания аппаратуры потребителя.

Недостатком такого стабилизированного источника питания является то, что частота переключения релейного стабилизатора зависит от входного напряжения и от величины нагрузки потребителя. При этом частота может изменяться более чем в десять раз, что требует применение фильтра релейного стабилизатора напряжения с максимальными габаритно массовыми параметрами. Кроме того, изменение частоты переключения релейного стабилизатора относительно частоты преобразователя напряжения 18 приводит к возникновению комбинационных частот в цепях питания потребителя, что приводит к увеличению пульсаций выходного напряжения.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества электропитания радиоэлектронной аппаратуры потребителя и снижение габаритно-массовых параметров фильтра релейного стабилизатора напряжения путем введения синхронизации и стабилизации частоты переключения силового транзистора.

Поставленная задача достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий релейный стабилизатор напряжения, состоящий из силового и управляющего транзисторов, объединенные эмиттеры которых подключены к входному источнику питания, коллектор управляющего транзистора соединен с базой силового транзистора и через резистор подключен к другому полюсу входного источника питания, база управляющего транзистора через времязадающий конденсатор подключена к коллектору силового транзистора и через резистор подключена к коллектору усилительного транзистора, коллектор силового транзистора через дроссель подключен к конденсатору фильтра релейного стабилизатора напряжения, а через шунтирующий диод подключен к другой полярности выхода релейного стабилизатора напряжения, эмиттер усилительного транзистора через резистор подключен к выходу релейного стабилизатора напряжения, а через стабилитрон - к другой полярности выхода релейного стабилизатора напряжения, база усилительного транзистора через резисторный делитель напряжения подключена к выходу релейного стабилизатора напряжения, коллектор силового транзистора релейного стабилизатора напряжения через выпрямительный диод подключен к фильтрующему конденсатору и базе транзистора параметрического стабилизатора, к выходу которого подключен задающий генератор, к выходу релейного стабилизатора напряжения и задающего генератора подключен преобразователь напряжения, введены обмотка выходного трансформатора преобразователя напряжения, формирователь треугольного напряжения, построенный на резисторе и конденсаторе, корректирующий конденсатор, при этом обмотка выходного трансформатора преобразователя напряжения через резистор формирователя треугольного напряжения включена между эмиттером и базой управляющего транзистора, параллельно цепи эмиттер-база управляющего транзистора подключен конденсатор формирователя треугольного напряжения, а параллельно резистору делителя выходного напряжения релейного стабилизатора напряжения, подключенного одним из выводов к дросселю релейного стабилизатора напряжения, подключен корректирующий конденсатор.

Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1. представлена электрическая схема стабилизированного источника питания, содержащего релейный стабилизатор напряжения 23, состоящий из силового транзистора 1 и управляющего транзистора 2, объединенные эмиттеры, которых подключены к одному из полюсов входного источника питания. Резистор 3, подключенный к другому полюсу входного источника питания, обеспечивает ток базы силового транзистора 1. Усилительный транзистор 4, резистор 5 и резисторный делитель напряжения, состоящий из резисторов 6, 7, обеспечивают сравнение выходного напряжения с опорным напряжением на стабилитроне 8 и через резистор 9 и управляющий транзистор 2 выключают силовой транзистор 1 при достижении требуемого напряжения на конденсаторе фильтра 10 релейного стабилизатора напряжения 23. Времязадающий конденсатор 11 обеспечивает задержку на включение и форсированное запирание управляющего транзистора 2. Шунтирующий диод 12, дроссель 13 и конденсатор фильтра 10 образуют сглаживающий фильтр релейного стабилизатора напряжения 23. Отрицательная составляющая переменного напряжения дросселя 13 через выпрямительный диод 14 и фильтрующий конденсатор 15 поступает на базу транзистора параметрического стабилизатора 16, который обеспечивает включение задающего генератора 17 и преобразователя напряжения 18, введены обмотка 19 выходного трансформатора преобразователя напряжения 18, формирователь треугольного напряжения, построенный на резисторе 20 и конденсаторе 21, корректирующий конденсатор 22. При этом обмотка 19 выходного трансформатора преобразователя напряжения 18 через резистор 20 формирователя треугольного напряжения включена между эмиттером и базой управляющего транзистора 2, параллельно цепи эмиттер-база управляющего транзистора 2 подключен конденсатор 21 формирователя треугольного напряжения, а параллельно резистору 6 делителя выходного напряжения релейного стабилизатора напряжения 23 подключен корректирующий конденсатор 22.

С обмотки 19 выходного трансформатора преобразователя напряжения 18 прямоугольные импульсы со скважностью, равной двум, поступают на формирователь треугольного напряжения, выполненный на резисторе 20 и конденсаторе 21. Треугольное напряжение поступает на базу управляющего транзистора 2, работающего в ключевом режиме, при этом на его коллекторе формируется прямоугольное напряжение, кроме того, на базу управляющего транзистора 2 через резистор 9 поступает напряжение с усилительного транзистора 4, которое обеспечивает смещение треугольного напряжения, при этом пропорционально изменяется скважность прямоугольного напряжения на коллекторе управляющего транзистора 2, который управляет силовым транзистором 1 релейного стабилизатора напряжения 23.

Релейный стабилизатор напряжения 23 в начальный момент времени работает в режиме обычного релейного стабилизатора, а после запуска задающего генератора 17 переходит в режим широтно-импульсного модулятора, работающего с частотой преобразователя напряжения 18. При этом частота преобразователя напряжения имеет постоянную величину, превышающую частоту переключения релейного стабилизатора напряжения 23. Увеличение частоты переключения силового транзистора 1 и обеспечение ее стабильности позволяет уменьшить габаритно-массовые параметры фильтра релейного стабилизатора напряжения 23, состоящего из дросселя 13 и конденсатора 10, а так же снизить уровень пульсаций выходного напряжения.

Для обеспечения устойчивой работы релейного стабилизатора напряжения 23 в широком диапазоне входных напряжений и изменения потребляемой мощности в цепь его обратной связи введено корректирующее звено, построенное на резисторе 6 и конденсаторе 22.

Данное изобретение применяется в блоках управления приводами разрабатываемых ОАО «ИСС» в качестве стабилизатора напряжения вторичного источника питания.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Предлагаемое изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение качества электропитания радиоэлектронной аппаратуры потребителя и снижения габаритно-массовых параметров фильтра релейного стабилизатора напряжения путем введения синхронизации и стабилизации частоты переключения силового транзистора. Поставленная задача достигается тем, что введена синхронизация частоты переключения силового транзистора релейного стабилизатора напряжения от преобразователя выходного напряжения. Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1. представлена структурная схема стабилизированного источник питания. 1 ил.

Стабилизированный источник питания, содержащий релейный стабилизатор напряжения, состоящий из силового и управляющего транзисторов, объединенные эмиттеры которых подключены к входному источнику питания, коллектор управляющего транзистора соединен с базой силового транзистора и через резистор подключен к другому полюсу входного источника питания, база управляющего транзистора через времязадающий конденсатор подключена к коллектору силового транзистора и через резистор подключена к коллектору усилительного транзистора, коллектор силового транзистора через дроссель подключен к конденсатору фильтра релейного стабилизатора напряжения, а через шунтирующий диод подключен к другой полярности выхода релейного стабилизатора напряжения, эмиттер усилительного транзистора через резистор подключен к выходу релейного стабилизатора напряжения, а через стабилитрон к другой полярности выхода релейного стабилизатора напряжения, база усилительного транзистора через резисторный делитель напряжения подключена к выходу релейного стабилизатора напряжения, коллектор силового транзистора релейного стабилизатора напряжения через выпрямительный диод подключен к фильтрующему конденсатору и базе транзистора параметрического стабилизатора, к выходу которого подключен задающий генератор, к выходу релейного стабилизатора напряжения и задающего генератора подключен преобразователь напряжения, отличающийся тем, что в схему введены обмотка выходного трансформатора преобразователя напряжения, формирователь треугольного напряжения, построенный на резисторе и конденсаторе, корректирующий конденсатор, при этом обмотка выходного трансформатора преобразователя напряжения через резистор формирователя треугольного напряжения включена между эмиттером и базой управляющего транзистора, параллельно цепи эмиттер-база управляющего транзистора подключен конденсатор формирователя треугольного напряжения, а параллельно резистору делителя выходного напряжения релейного стабилизатора напряжения, подключенного одним из выводов к дросселю релейного стабилизатора напряжения, подключен корректирующий конденсатор.