ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть применено для питания электрообогревателей космических аппаратов на участке выведения.

Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, LDC-фильтр, вспомогательный источник питания, управляющий транзистор, резисторы, диод, вспомогательный и отпирающий транзисторы, дополнительный источник питания.

Однако это устройство недостаточно надежно, имеет большие габариты и массу, так как содержит большое количество элементов из-за наличия гальванически развязанных вспомогательного источника питания (4) и дополнительного источника питания (18), кроме того, не раскрыта структура блока управления (7) и не понятно, от какого источника он запитан (авт. свид. СССР №1198486).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является импульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий транзистор, выходной LDC-фильтр, дополнительный источник питания, блок управления (авт. свид. СССР №1248006), который выбран в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются недостаточно высокая надежность, большие габариты и масса из-за большого количества элементов, в первую очередь связанные с тем, что в нем применен гальванически развязанный от элементов схемы дополнительный источник питания (4), т.е. это дополнительный вторичный источник питания с переключающими элементами, трансформатором, выпрямителем и фильтром, плюс блок управления (5) с нераскрытой структурой.

Целью изобретения является повышение надежности за счет упрощения устройства и уменьшение габаритов и массы.

Поставленная цель достигается тем, что регулирующий транзистор (1) выполнен на МДП-транзисторе p-канального типа, причем к положительному входному выводу подключен исток МДП-транзистора, а ко входу LDC-фильтра - сток МДП-транзистора; введен генератор коротких отрицательных импульсов (4), выход которого через RC-цепь (5) подключен к базе вновь введенного транзистора (6) типа p-n-p, эмиттер которого подключен к входному положительному выводу; введен конденсатор (7), который включен между коллектором и эмиттером введенного транзистора (6) типа p-n-p; введен триггер Шмитта (8), вход которого подключен к коллектору введенного транзистора (6), а выход через введенный драйвер (9) к затвору МДП-транзистора (1), дополнительный источник питания (3) выполнен с напряжением отрицательной полярности относительно положительного входного вывода, его выходы подключены к шинам питания генератора импульсов (4), триггера Шмитта (8) и драйвера (9); введен источник опорного напряжения (10), выход которого подключен к прямому входу введенного дифференциального усилителя (11), инверсный вход которого подключен к введенному делителю выходного напряжения (12), выход дифференциального усилителя (11) связан с входом триггера Шмитта (8).

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий МДП-транзистор (1) p-канального типа, исток которого подключен к плюсовому входному выводу, а сток - к входу LDC-фильтра (2), включенному между выходными выводами, один из которых (отрицательный) является общим со входным и выходным выводом; источник питания (3) с отрицательным напряжением относительно положительного входного вывода; генератор коротких отрицательных импульсов (4), выход которого через RC-цепь (5) подключен к базе транзистора (6) p-n-p типа, эмиттер которого соединен с плюсовым входным выводом; конденсатор (7), включенный между коллектором и эмиттером транзистора (6), коллектор транзистора (6) подключен ко входу триггера Шмитта (8), выход которого через драйвер (9) связан с затвором МДП-транзистора (1); источник опорного напряжения (10), выход которого подключен к прямому входу дифференциального усилителя (11), инверсный вход которого подключен к делителю выходного напряжения (12), выход дифференциального усилителя (11) связан с входом триггера Шмитта (8); выход источника питания (3) связан с шинами питания генератора импульсов (4), триггера Шмитта (8) и драйвера (9).

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме короткими импульсами, приходящими на базу транзистора (6) от генератора импульсов (4), он периодически открывается на короткие промежутки времени и разряжает конденсатор (7), остальное время он закрыт запирающим напряжением в паузе между отрицательными импульсами. После разряда конденсатора (7) транзистор (6) закрывается, на входе триггера Шмитта (8) устанавливается лог.1, а на выходе - лог.0, которому соответствует отрицательное напряжение источника (3) относительно плюсового входного вывода. Это отрицательное напряжение через драйвер (9) поступает на затвор МДП-транзистора (1) и открывает его. При заряде конденсатора (7) отрицательным током, поступающим на него с выхода дифференциального усилителя (11) до нижнего порога срабатывания триггера Шмитта (8), он переключается и на его выходе устанавливается лог.1, которая через драйвер (9) поступает на затвор МДП-транзистора (1) и закрывает его, т.к. лог.1 соответствует нулевое напряжение затвор-исток.

Стабилизация напряжения происходит следующим образом:

при повышении выходного напряжения конденсатор (7) будет быстрее заряжаться отрицательным током относительно общей шины питания триггера Шмитта (8), т.е. относительное время открытого состояния МДП-транзистора (1) будет уменьшаться, а при уменьшении выходного напряжения наоборот, т.е. происходит стабилизация по принципу ШИМ.

Предложенное устройство проще, так как содержит меньшее количество элементов, и, следовательно, его надежность выше, а габариты и масса меньше.

Было изготовлено более 10 опытных образцов с выходной мощностью 180 Вт, все они отличались хорошей повторяемостью. Опытные образцы были собраны на 2Т689АС, 2Т690АС, 2П712Г1, 2С117В, генератор и триггер Шмитта - на одной микросхеме 1526ТЛ1, диод в LDC-фильтре - 2Д273 ГС2.

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

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть применено для питания электрообогревателей космических аппаратов на участке выведения. Техническим результатом является повышение надежности и уменьшение габаритов и массы. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, выходной LDC-фильтр, регулирующий транзистор выполнен на МДП-транзисторе р-канального типа, генератор коротких отрицательных импульсов, триггер Шмитта, дополнительный источник питания выполнен с напряжением отрицательной полярности относительно положительного входного вывода, его выходы подключены к шинам питания генератора импульсов, триггера Шмитта и драйвера, источник опорного напряжения, выход которого подключен к прямому входу дифференциального усилителя, инверсный вход которого подключен к делителю выходного напряжения, выход дифференциального усилителя связан с входом триггера Шмитта. 1 ил.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор; выходной LDC-фильтр, включенный между выходными выводами, один из которых (отрицательный) является общим с входным и выходным выводом; дополнительный источник питания, отличающийся тем, что регулирующий транзистор выполнен на МДП-транзисторе р-канального типа, причем к положительному входному выводу подключен исток МДП-транзистора, а к входу LDC-фильтра - сток МДП-транзистора; введены генератор коротких отрицательных импульсов, выход которого через RC-цепь подключен к базе транзистора типа p-n-р, эмиттер которого подключен к входному положительному выводу; конденсатор, который включен между коллектором и эмиттером транзистора типа p-n-р; триггер Шмитта, вход которого подключен к коллектору транзистора типа p-n-р, а выход через драйвер к затвору МДП-транзистора; дополнительный источник питания выполнен с напряжением отрицательной полярности относительно положительного входного вывода, его выходы подключены к шинам питания генератора импульсов, триггера Шмитта и драйвера; введен источник опорного напряжения, выход которого подключен к прямому входу дифференциального усилителя, инверсный вход которого подключен к делителю выходного напряжения, выход дифференциального усилителя связан с входом триггера Шмитта.