Ключевой стабилизатор напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

I Изобретение относится к области электротехники и может быть исполь зовано для питания электрорадиоустройств . Известен импульсный стабилизато напряжения, содержащий ключевой эл мент, два генератора, магнитный уси литель, дифференциальны: усилитель сигнала рассогласования, выходной фильтр и вспомогательный источник питания L1. Недостатком такого устройства яв ляется низкая надежность из-за боль шого количества моточных узлов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ключевой стабилизатор, содержащий силовой транзисторный ключ, выходно фильтр, триггер Шмитта, усилитель постоянного тока Г21. Недостатками такого ключевого стабилизатора напряжения является низкий КПД, обусловленный тем, что на составном транзисторе падение напряжения больше, чем на одном тра зисторе и отсутствием запирающего потенциала на базе силового транзис торного ключа (это приводит к больш длительности спада коллекторного то и, следовательно, к большим динамическим потерям). Целью изобретения является повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что в ключевой стабилизатор на пряжения, содержащий силовой транзисторный ключ, подключенный одним выводом к входному выводу, а другим к первому выводу DLC-фильтра, два других вьшода которого соединены с выходными выводами, пороговьш элемент с релейной характеристикой, управляютцим входом соединенный с выходным выводом, а силовым входом с выводом для подключения вспомогательного источника напряжения, дополнительно введены задающий генера тор, первый, второй и третий .транзисторы, первый,второй и третий рез торы, управляющий трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована первым резистором и подключена к эмиттеру и базе транзисторно го ключа, а первичная обмотка подключена одним выводом к коллектору первого транзистора, а вторым-к 13 выводу для подключения вспомогатель ного источника к эмиттеру второго транзистора, база которого соединена с выходным выводом порогового элемента, а коллектор через второй резистор соединен с базой первого транзистора и коллектором третьего транзистора, база которого соединена с выходным выводом задающего генератора, а эмиттер- с общей шиной и эмиттером первого транзистора, при чем третий резистор соединен с эмиттером и базой первого транзистора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного ключевого стабилизатора напряжения . Стабилизатор содержит силовой транзисторный ключ 1 с DLC-Фильтром, пороговый элемент 2 с релейной характеристикой, три транзистора 3-5, три резистора 6-8, задакмций генератор 9 и управляющий трансформатор 1C. Силовой транзисторный ключ 1 с DLC-фильтром состоит из транзисторного ключа 11, на коллектор которого подается входное напряжение, а эмитт тер соединен через дроссель 12 с конденсатором 13 и катодом разрядного диода 14. К вьтходу DLC-фильтра подключен пороговьй элемент 2 с релейной характеристикой, состоящий из усилителя постоянного тока со схемой сравнения на транзисторе 15, резистор.ах 16, 17 и 18 и стабилитрона 19 и триггера Шмитта, выполненного на транзисторах 20 и 21 и резисторах 22-25. Выход триггера Шмитта соединен с базой транзисто раЗ, эмиттер которого соединен с клеммой для подключения вспомогательного источника питания, а коллектор через-резистор 6 с базой транзистора 4 и коллектором транзистора 5, база которого соединена с выходом задающего генератора 9. Задающий генератор 9 вьшолнен, например,, на трех логических элементах НЕ 26, 27 и 28, конденсаторе 29 и резисторе 30. Эмиттеры транзисторов 4 и 5 соединены с обш;им проводом. Резистор 7 шунтирует эмиттерный переход транзистора 4. Коллектор транзистора 4 через первичную обмотку управляющего трансформатора 10 соединен с клеммой для подключения вспомогательного источника питания. Вторичная обмотка управляю3. щего трансформатора 10 зашунтирована резистором 8 и подключена к эмиттерному переходу силового транзистора 1 .Ключевой стабилизатор напряжения работает следующим образом. При подаче входных напряжений включается задающий генератор 9, частота которого определяется конден сатором 29 и резистором 30, при этом транзистор 5 оказывается попеременно во включенном и выключенном состоянии, В начальный период времени конден сатор 13 разряжен, транзистор 15 закрыт, транзистор 21 триггера Шмитта открыт. Транзистор 3 также открыт и ток от вспомогательного источника через токозадающий резистор 6 протекает в течение части периода через транзистор 5, если он открыт, а в течение другой части периода - через змиттерный переход транзистора 4, включая последний. Таким образом, по первичной обмотке трансформатора Ю протекают импульсы тока, приводя щие к отпиранию транзистора 11. Запирание этого транзистора производит ся в каждом периоде колебаний током намагничивания трансформатора 10, значение которого определяется индуктивностью намагничивания транзистора 4, индуктивность намагничивания расходует энергию, запасенную током намагничивания, при этом во вторичной обмотке протекает ток через резистор 8 и змиттерный переход транзистора 11 в -обратном (запирающем) направлении. 134 Таким образом, после серии (пачки) импульсов конденсатор 13 оказывается заряженным до значения напряжения, при котором транзисторы 15 и 20 открываются, триггер Шмитта переключается, транзистор 3 оказывается закрытым, и в течение определенного количества периодов колебаний транзисторы 4 и 11 также .оказываются закрытыми. Это состояние продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 13 не понизится в результате разряда его на нагд)узку до значения, при котором транзистор 15 закроется. Стабильность выходного напряжения определяется параметрами порогового элемента 2 и частотой задающего генераторй 9. Резистор 7 обеспечивает режим отёечки закрытого транзистора 4 во время паузы.. Таким образом, повышение КПД достигается благодаря введению задающего генератора, трех транзисторов, трех резисторов и управляющего трансформатора, обеспечивающего транзистору силового ключа необходимый ток включения, что позволяет отказаться от составного транзистора, падение напряжения на котором значительно выше. Кроме того, с помощью трансформатора обеспечивается быстрое выключение транзистора, что снижает динамические потери. Введение задающего генератора обеспечивает необходимый режим работы трансформатора .

Л

КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержа1ций силовой транзисторный ключ, подключенный одним выводом к входному выводу, а другим к первому выводу ВЬС-фил,ьтра, два других вывода которого соединены с выходными выводами, пороговый элемент с релейной характеристикой. управляющим входом соединенный с выходным выводом, а силовым входом с выводом для подключения вспомогательного источника напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, введены задаю™ щий генератор, первый, второй и третий транзисторы, первьй, второй и третий резисторы, управлянщий трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована первым резистором и подключена к эмиттеру и базе транзисторного ключа, а первичная обмотка подключена одним выводом к коллектору первого транзистора, а другим к выводу для подключения вспомогательного источника и эмиттеру второго транзистора, база которого соединена с выходным выводом порогового элемента, а коллектор через второй резистор соединен с базой первого транзистора и коллектором третьего транзистора, которого соединена с выходным выводом задающего генератора, а эмиттер с общей щиной и О X) Ji эмиттером первого транзистора, причем третий резистор соединен с эмиттером и базой первого транзистора.