Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с самозащитой Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике, в частности ко вторичным источникам питания, и может быть использовано в различных системах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен импульсный стабилизатор имеющий защиту от повышения выходного напряжения при пробое регулирующего транзистора. Схема управления этого стабилизатора выполнена на дифференциальном усилителе, составленном из двух транзисторов, на базы которых подключены через делитель выходное напряясение, снимаемое с LCD -фильтра, и опорное напряжение. Коллектор второго из этих транзисторов подключен к цепи питания через переход база-эмиттер проходного транзистора, переход эмиттерколлектор которого включен между LCD -фильтром и нагрузкой стабилизатора . ij .

Наиболее, близким по технической сущности к изобретению является импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с самозащитой,.содержащий последовательно включенные между входом и выходом регулирующий транзистор, LCD -фильтр, преобразователь постоянного напряжения в переменное со счетным триггером и с выходным трансформатором, выпрямитель, щиротно-импульсный модулятор, один из входов которого связан с источником опорного напряжения и с задающим генератором строб-импульсо а выход подключен к база-эмиттерному переходу регулирующего транзистора, генератор пилообразного напряжения, своим входом связанный с выходом источника, причем вход счетного триггера связан с дополнительной обмоткой дросселя LCD -фильтра , .

Однако, если по условиям использования известного, стабилизатора входное напряжение велико например при построении бестрансформаторных источников питания), а регулирующий транзистор соответственно высоковольтный , то в силу специфических особенностей таких транзисторов регулирующий транзистор опаздывает с ,запиранием и может за, время запирающего импульса со стороны задаюцего генератора вообще не закрыватьон.В результате импульсы синхронизации могут не поступать на триггер и работа преобразователя срывается.

Цель изобретения - расширение области его применения на диапазон высоких рабочих напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный, стабилизатор напряжения постоянного тока с самозащитой, содержащий последовательно включенные между входом и выходом

регулирующий транзистор,LCD -фильтр, преобразователь постоянного напряжения в переменное со счетным триггером и с выходным трансформатором, широтно-импульсный модулятор, один из входов которого связан с источником опорного напряжения и с задающим генератором строб-импульсов, а выход подключен к база-эмиттерному переходу регулирующего транзистора, генератор пилообразного напряжения, своим входом связанный с выходом источника, причем вход счетного триггера связан с дополнительной обмоткой дросселя LCD-фильтра, введен элемент безынерционный синхронизации состоящий из cxeNBbi И, первым входом подключенной к дополнительному выходу задаадего генератора, и из однополупериодного выпрямителя, включенного между дополнительной обмоткой дросселя LCD -фильтра и вторым входом схемы И, выход, которой подключен ко входу счетного триггера, при этом между выходом источника и генератором пилообразного напряжения введен трансформаторный модулятор, упраляквдие входы которого подключены к счетному триггеру,

Схему И можно выполнить на транзисторе , переход эмиттер-коллектор которого включен между первым входом и выходом элемента безынерционной синхронизации, вторым входом которого является база-эмиттерный переход указанного транзистора.

На фиг, 1 представлена схема предлагаемого импульсного стабилизатора, на фиг, 2 - диаграмма работы устройства.

Импульсный стабилизатор состоит из последовательно включенных между входом и выходом регулирующего транзистора 1,UCD -фильтра 2, дрос- . сель 3.1 которого имеет основную 3.2 и дополнительную 3,3 обмотки, преобразрвателя 4 постоянного напряжения в переменное прямоугольное с счетным триггером 5, и трансформатором 6, выпрямителя 7, широтно-импульсного модулятора 8, выход которого подключен к база-эмиттерному переходу регулирующего транзистора 1, источника 9 опорного напряжения, задающего генератора 10 строб-импульсов, выходы которых связаны с первым входом широтно-импульсного модулятора 8, из последовательно соединенных модулятора 11, имеквдего трансформатор 12, и генератора 13 пилообразного напряжения, связывающих выход преобразователя со вторым входом широтно-импульсного модулятора, причем управляющие входы модулятора 11 подключены к триггеру 5, из элемента 14 безынерционной синхронизации, собранного на схеме И 15, представляющей собой в данном конкретном варианте выполнения транзистор на однополупериодном выпрямителе 16, включенном между обмоткой 3,3 дросселя 3.1 и баэа-эмиттерным переходом транзистора 15.

Эпюра 17 (фиг. 2) изображает вид импульсов задающего генератора, эпюра 18 - вид опорного напряжения, эпюры 19 и 20 - напряжения на обоих выходах (плечах) триггера 5. На эпюре 21 дана форма переменного напряжения На выходе модулятора li, а на эпюре 22 - на выходе генератора 13 пилообразного напряжения. На последнюю наложена форма опорного напряжения - эпюра 23 (аналогично эпюре 18). Эпюры 24 и 25 относятся соответственно к виду напряжения на регулирующем транзисторе 1 и на вторичной обмотке 3.3 дросселя 3.1.

С каждым импульсом задающего генератора 10 (эпюра 1) в опорном напряжении, поступсиощем на первый вход шйротно-импульсного модулятора, создаются короткие вырезки, на длительность которых прекращается базовый ток,транзистора 1. Коллекторный ток зтого транзистора. вследствие продолжительного рассасывания неосновных носителей в его базе все еще может сохраняться, но появляющиеся еще начиная с первоначального импульса коллекторного тока регулирующего транзистора 1 импульсы через база-эмиттерный переход транзистора 15 обусловливают его проводимость, и импульсы задающего генератора 10, пройдя через указанный транзистор, попадают на триггер 5, переключая его (эпюры 19 и 20). Триггер возбуждает преобразователь 4, а последний выдает со своего трансформатора 6 прямоугольное напряжение на выпрямитель 7. Кроме подачи напряжения на нагрузку оно поступает и на вход управляемого триггером модулятора 11, а с его трансформатора 12 (эпюра 21) - на генератор 13 пилообразного напряжения, затем с него (эпюра 22) - на второй вход шйротно-импульсного модлятора 8. С каждым импульсом задающ его генератора, создающим вырезку в опорном напряжении, начинается процесс запирания регулирующего тразистора, а всплеск пилы на втором входе шйротно-импульсного модулятора продолжает его до конца, удерживая транзистор в этом состоянии по мере своего спадания до- момента пересечения (эпюры 22 и 23) с уже установившимся опорным напряжением. Длительность паузы в проводимости тока регулирующего транзистора опре ;деляется условият и регулирования )величинaivrn тока нагрузки и первичного напряжения. По окончании паузы транзистор 1 снова включается, канализируя энергию со входа стабилизированного преобразователя на LCD -фильтр) 2 и возбуждая в обмотке 3,2 импульс (эшора 25), совпадение оконечной части которого (приходящейся на период рассасывания) с импульсом задающего генератора дает новый импульс для перебрасывания триггера и повторения таким об0 разом процессов в .схеме стабилизированного преобразователя. В случае пробоя регулирующего транзистора синхронизация триггера прекратится. В предлагаемом стабилизированном пре5 образователе это происходит вследствие того, что транзистор 15 (схема и) уже не отпирается и импульсы на триггер не проходят. Он останавливается и напряжение на выходе преQ образователя спадает к нулю (проявляется свойство самозащиты).

. Эффекты запаздывания переключения силовых транзисторов - как регулирующего транзистора, так и тран5 зисторов преобразователя - в предложенном стабилизированном преобразователе, не сказываются, причем принципиально, так как задержка по схеме И, также как и задержка в релаксации пилообразного напряжения, оп0 ределяемая быстродействием модулятора и генератора пилообразного напряжения,пренебрежительно малы, а на временные соотношения формирования импульсов этих элементов процес5 сы рассасывания силовых транзисторов не оказывают никдкого влияния.

При анализе надежности предложенного стабилизированного преобразователя со схемой.И, реализованной

0 на последовательном, для импульсов задающего генератора транзисторе, управляемом от выпрямителя напряжения вторичной обмотки дросселя liCD -фильтра, надо учитывать вее роятность пробоя перехода коллекторэмиттер транзистора схемы И, -при котором стабилизированный преобразователь работает нормально, но уже утратив свойство самозащиты. При такой реализации схемы И этот транзис тор работает с режиме малой мощности, он значительно надежнее, чем энергетически напряженный регулирующий транзистор.

Предлагаемый стабилизатор выгод5 но отличается от известного, так как появляется возможность расширения его схемотехники в область высоких напряжений и построения благода,ря этому бестрансформаторных источ0 ков питания с самозащитой, имеющих структуру: последовательный ключевой регулирующий транзистор 1,CD фильтр - нерегулируемый инвертор.

1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С САМОЗАЩИТОЙ , содержащий последовательно включенные между входом и выходом регулирующий транзистор,LCD -фильтр, преобразователь постоянного напряжения в переменное со счетным триггером и с выходным трансформатором, широтно-импульсный модулятор, одни из входов которого связан с источни.ком опорного напряжения и с задаю.щим генератором строб-импульсов, а выход подключен к база-эмиттерному переходу регулирующего транзистора, генератор пилообразного напряжения, своим входом связанный с выходом источника, причем вход счетного триггера.связан с дополнительной обмоткой дросселя ЬСБ -фильтра, отличающийся тем, что, с целью расширени области его применения на диапазон высоких напряжений, в него введен элемент безынерционной синхронизации, состоящий из схемы И, первым входом подключенной к дополнительному выходу задающего генератора, и из однополупернодного выпрямителя, включенного между дополнительной обмоткой дросселя LCD -фильтра и вторым входом схемы И, выходкоторой подключен ко входу счетного триггера, при этом между выходом источника и генератором пилообразного напряжения введен трансформаторный модулятор, управляющие входы которого подключены Л к счетному триггеру. 2. Импульсный стабилизатор по п.1 о т л ич ающи и с я тем, что его схема И выполнена на транзисторе, переход эмиттер-коллектор кото- 2 рого включен между первым входом и выходом элемента безынерционной синхронизации, вторым входом которого является база-эмиттерный .переход указанного транзистора.