Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 

(5) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО Изобретение относится к преобра зовательной технике и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и электронновычислительных машин. Известен однот,;тный импульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий транзистор, разделительный трансформатор, выпрямительны диод, сглаживающий LC-фильтр, датчики тока и широтно-импульсный модулятор 11 . Недостатком данного стабилизатора является низкий уровень ослабления помех, проникающих в нагрузку при переключении токов в oOf«DTKax трансформатора из-за непосредственной электромагнитной связи между ними. В остальные промежутки времени один из ключевы) элементов закрыт и поэто НАПРЯЖЕНИЯ му обеспечивается высокая помехозащищенность выхода стабилизатора. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий трансформатор, у которого один вывод первичной обмотки соединен через регулирующий транзистор с первой шиной питания, другой вывод через входной датчик тока - со второй шиной питания, вторичная обмотка соединена с конденсатором через обратный выпрямит ельный диод, при этом один вывод конденсатора через коммутирующий транзистор соединен с входом J.C -фильтра, другой вывод через выходной датчик тока с общей выходной шиной стабилизатору, модулятор длительности с противофазными выходами, вход которого соединен с выходом iiC--фильтра, первый выход - с входом первого элемента запрета, второй выход - с входом второго элемеЯта запрета, запрещающий вход первого элемента запрета соединен с выходом выходного дат чика тока, запрещающий вход вто рого элемента запрета - с вы.ходом входного датчика тока, выход первого элемента запрета с базой регулирующего транзистора, а выход второго элемента запрета с базой коммутирующего транзистора 2. 8 этом стабилизаторе высокая помехозащищенность выхода от воздействия входных помех обеспечивается только в интервалах времени, при которых регулирующий транзистор включен, так как паразитная еммость обратного выпрямительного диода, кон денсатор и коллекторная емкость ком мутирующего транзистора образуют, Т-образный емкостной фильтр. При выключенном состоянии регулир ющего транзистора уровень ослаблени входных помех ухудшается, так как фильтр представляет собой Г-образно звено, состоящее из регулирующего транзистора, находящегося в закрытом состоянии, индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора и кон денсатора. Цель изобретения - повышение помехозащищенности выхода стабилизато ра от входнах помех в интервалы времени, при которых регулирующий тран зистор выключен. Указанная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, трансформатор, первый вывод первичной обмот ки которого связан с выходом регули рующего транзистора, входом подключенного к первому входному выводу стабилизатора, другой вывод первичной обмотки, через входной датчик тока, соединен с вторым вход ным выводом, вторичная обмотка трансформатора соединена с первым конденсатором через обратный выпрямительный диод, при этом один вывод первого конденсатора через коммутирующий транзистор соединен с входом LC-фильтра, другой вывод первого конденсатора, подключенный к общей шине стабилизатора, соединен через выходной дат1Л1К тока с выходным выводом стабилизатора, модулятор длительности с противофазными выходами, вход которого соединен с выхоДОМ LC-фильтра, первый выход - с входом первого элемента запрета, второй выход - с входом второго элемента запрета, запрещающий вход первого элемента запрета соединен с выходом выходного датчика тока, запрещающий вход второго элемента запрета - с выходом входного датчика тока, выход первого элемента запрета соединен с базой регулирующего транзистора, а выход второго элемента запрета - с базой первого коммутирующего транзистора, введены источник смещения, коммутирующий диод, второй конденсатор, второй и третий коммутирующие транзисторы и инвертор, при этом первый вывод первичной обмотки трансформатора подключен к выходу регулирующего транзистора через коммутирующий диод, точка соединения коммутирующего диода и регулирущего транзистора соединена с коллекторами второго и третьего коммутирующих транзисторов, эмиттеры этих транзисторов соединены мехщу собой через источник смещения,.точка соединения источника смещения с эмиттерюм одного из введенных коммутирующих транзисторов соединена с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого подключен к общей точке входного датчика тока и первичной обмотке трансформатора, а базы коммутирующих транзисторов через инвертор соединены с выходом входного датчика тока. На фиг.1 приведена структурная схема импульсного стабилизатооа постоянного напряжения; на фиг.2 эПюрй напряжений, поясняющие его работу. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения состоит из регулирующего транзистора 1, трансформатора 2,обратного выпрямительного диода 3,LC-фильтра, модулятора 5 длительности, BXPflHoro датчика 6 тока, выходного датчика 7 тока, первого 8, второго 9 и третьего 10 коммутирующих транзисторов, коммутирующего диода 11, первого 12 и второго 13 конденсаторов, источника 1 смещения, первого 15 и второго 16 элементов запрета и инвертора 17. В предлагаемом устройстве роль помехоподавляющего фильтра, представляющего емкостной Т-образный мост при открытом регулирующем транзисто ре 1, выполняют паразитная емкость закрытого обратного выпрямительного диода 3, первый конденсатор 12 и коллекторная емкость первого коммутирующего транзистора 8, При закрытом регулирующем транзисторе 1 роль помехоподавляющего Т-образного фильтра выполняют коллекторная емкость регулирующего транзистора, паразитная емкость закрытого коммутирующего диода 11 и емкость второго конденсатора 13При этом второй и третий коммутирую щие транзисторы 9 и 10 находятся во включенном состоянии. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. Модулятор 5 длительности вырабаttBaeT импульсы управления (фиг.2,а регулирующим транзистором 1 и инвертированные по фазе импульсы упра ления (())иг.2,б) первым коммутирующим транзистором 8, Стабилизация выходного напряжения в устройстве .осуществляется за счет регулирования сквах ности указанных импульсов в зависимости от соотношения между входными и выходными напряжением и током нагрузки. Для этой цели на вход модулятора 5 длительности поступает опорное напряжение и выходное напряжение устройства. Работа регулирующего транзистора 1 и первого коммутирующего транзистора 8 осуществляется таким образом, чтобы в любой момент времени при включенном состоянии одного из них ( фиг.2,в другой находился в выключенном состоянии (фиг.2,г). В промежутки времени (фиг.2,г), при кото рых включен регулирующий транзистор 1, происходит накопление энергии в трансформаторе 2. При выключении ре гулирующего транзистора 1 сигналом (фиг.2,б) модулятора 5 длительности включается первый коммутирующий тра зистор 8 после того, как с запрещаю щего входа элемента 1б запрета сним -ется блокирующий сигнал. Снятие.бло

кйрующего сигнала происходит после запирания регэлирующего транзистора 1 с некоторой временной задержи кой, определяемой временем рассасыЬания в нем неосновных носителей на этапе выключения регулирующего транзистора 1 и при выключенном первом коммутирующем

при которых регулирующий транзистор 1 выключен, достигается за счет вновь введенных элементов, которыми являются второй и третий коммутирующие транзисторы 9 и 10, коммутирующий диод 11, источник I смещения и второй конденсатор 13- Ток смещения, протекающий через контур, образовантранзисторе 8. Магнитная энергия, накопленная в трансформаторе 2, вызывает подзаряд первого конденсатора 12 через обратный выпрямительный диод 3, а также подзаряд второго конденсатора 13 через второй коммутирующий транзистор 10 и коммутирующий диод 11. Управление вторым и третьим коммутирующими транзисторами 9 и 10 осуществляется сигналом входного датчика 6 тока с инвертора 17. Для снижения величины внутренне-о сопротивления второго и третьего коммутирующих транзисторов 9 и 10 в состоянии включено между цепчми их эмиттеров включен источник 1 смещения, который создаетнеобходимый ток через указанные транзисторы. При включенном состоянии первого коммутирующего транзистора 8 магнитная энергия, накопленная в трансформаторе 2, обеспечивает электропитание нагрузки устройства через ЬС-фильтр Ц. По окончании отпирающего импульса на базе первого коммутирующего транзистора 8 происходит его выключение и включение регулирующего транзистора 1. Включение регулирующего транзистора 1 происходит после снятия блокирующего сигнала с запрещающего входа элемента 15 запрета. На этапе выключения первого коммутирующего транзистора 8 при включенном регулирующем транзисторе 1 магнитная энергия, накопленная в трансформаторе 2, осуществляет подзаряд конденсатора 12 через обратный выпрямител.ьный диод 3, а также подзаряд второго конденсатора 13 через коммутирующий транзистор 10. После включения регулирующего транзистора 1 выключаются все коммутирующие транзисторы 8-10, и далее все процессы в схеме повторяются. Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается электромагнитная развязка между входом и выходом с помощью Т-образного емкостного фильтра как при включенном, так и при выключенном состоянии регулирующего транзистора 1. При этом повышение поехозащищенности в интервалы времени. ный источником и смещения, и указан ные транзисторы позволяют снизить динамическое сопротивление ветви Т-образного емкостного фильтра, что позволяет повысить степень подавления помех. Для исключения возможности про, хождения помех в предлагаемом устрой стве по цепям управления транзисторами входные каскады (например, элементы 15 и 1б запрета и инвертор Г// могут быть выполнены на оптронах тип 249 ЛП или др. Использование изобретения а соста ве радиоэлектронной аппаратуры, в .ко торой производится обработка слабых сигналов в условиях сильных внешних помех позволяет повысить вероятность безотказной работы за счет повышения помехоустойчивости по цепи вторичного электропитания. Формула изобретения Импульсный стабилизатор плстоянного напряжения,содержащий регулирую щий транзистор, трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого связан с выходом регулирующего транзистора, входом подключенного к первому входному выводу стабилизатора, другой вывод первичной обмотки через входной датчик тока соединен с вторым входным выводом, вторичная обмот ка трансформатора соединена с первым конденсатором через обратный.выпрямительный диод, при этом один вывод первого конденсатора через первый коммутирующий транзистор соединен.с входом ЬС-фильтра, а другой вывод первого конденсатора, подключенный к общей шине стабилизатора, соединен через выходной датчик тока с выходным выводом стабилизатора, модулятор длительности с противофазными выходами, вход кото рого соединен с выходом ЬС-фильтра, первый выход - с входом первого элемента запрета, второй выход - с входом второго элемента запрета, запрещающий вход первого элемента запрета соединен с выходом выходного датчика тока, запрещающий вход второго элемента запрета - с выходом входного датчика тока, выход первого элемента запрета соединен с базой регулирующего транзистора, а выход второго элемента запрета - с базой первого коммутирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью помехозащищенности выхода стабилизатора от входных помех, в него введены источник смещения, коммутирующий диод, второй конденсатор, второй и третий коммутирующие транзисторы и инвертор,при этом первый вывод первичной обмотки трансформатора подключен к выходу регулирующего транзистора через коммутирующий диод, точка соединения коммутирующего диода и регулирующего транзистора соединена с коллекторами второго и третьего коммутируют щих транзисторов, эмиттеры этих транзисторов соединены между собой через источник смещения, точка соединения источника смещения с эмиттером одного из введенных коммутирующих транзисторов соединена с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого подключен к общей точке вводного датчика тока и первичной обмотки трансформатора, а базы комму тирующих транзисторов через инвертор соединены с выходом входного датчика тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Японии И 53-38010, кл. 56 А 21, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 285б93«/24-07, 1979i /

utiud