Импульсный стабилизатор постоянного разнополярного напряжения Советский патент 1986 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания, применяемых для питания различных электронных устройств с дифференциальной нагрузкой, требующих два разнополярных источника питания с общей щиной, в частности, интегральных операционных усилителей и некоторых типов микропроцессоров.

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже изображена упрощенная принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора постоянного разнополярного напряжения.

Импульсный стабилизатор содержит последовательно соединенные входной дроссель 1, перезарядный конденсатор 2 и первый коммутирующий диод 3, подключенные к входной клемме и общей щине стабилизатора, причем катод диода 3 подключен к общей щине. Параллельно перезарядному конденсатору 2 и первому коммутирующему диоду 3 подключены регулирующий элемент 4 и вход первой формирующей цепи 5, состоящей из накопительного дросселя 6, второго коммутирующего диода 7 и первого накопительного конденсатора 8. Катод второго коммутирующего диода 7 подключен к выводу положительной полярности стабилизатора. К аноду диода 3 подключен вход второй формирующей цепи 9, состоя1цей из третьего коммутирующего диода 10 и второго накопительного конденсатора 11, причем анод диода 10 является выходом отрицательной полярности стабилизатора. Параллельно выходам стабилизатора включены сопротивления нагрузки 12 и 13. Параллельно выходу положительной полярности включены источник 14 опорного напряжения и первый чувствительный элемент 15. Выходы последнего и источник 14 опорного напряжения через входы первого суммирующего устройства 16 подключены к входу первого компаратора 17. Кроме того, стабилизатор содержит вторые чувствительный элемент 18, суммирующее устройство 19 и компаратор 20. Второй чувствительный элемент 18 включен параллельно выходам стабилизатора. Выход второго чувствительного элемента 18 через второе суммирующее устройство подключен к входу второго компаратора 20.

Входы переключающих транзисторов 21 и 22 подключены соответственно к выходам компараторов 17 и 20, эмиттеры транзисторов 21 и 22 подключены к общей щине стабилизатора, а коллекторы - к первому и второму входам управления переключаемого мультивибратора 23. Третий вход мультивибратора подключен к выходу импульсного стабилизатора положительной полярности, а выход - к входу регулирующего элемента 4. Выход источника 14 опорного напряжения подключен через второе суммирующее устройство 19 к входу второго компаратора 20. Второй вход чувствительного элемента 18 подключен к выходу положительной полярности стабилизатора.

Стабилизатор работает следующим образом.

В первый момент после включения импульсного стабилизатора переключаемый мультивибратор 23 работает в режиме обычного мультивибратора, при этом в один полупериод его работы регулирующий элемент 4 закрыт нулевым сигналом с переключаемого мультивибратора 23. В это время происходит накопление электрической энергии в перезарядном конденсаторе2 по цепи: «плюс внещнего источника, входной дроссель I, коммутирующий диод 3, «минус внещнего источника, и в накопительном конденсаторе 8 по цепи: «плюс внещнего источника, входной дроссель 1, накопительный дроссель 6, коммутирующий диод 7, накопительный конденсатор 8, «минус внешнего источника. При этом за время одного полупериода работы переключаемого мультивибратора 23 уровень выходного напряжения на выходе накопительного конденсатора 8 не успевает достичь номинального значения. После переключения мультивибратора 23 энергия, запасенная в конденсаторе 2,перераспределяется между конденсатором 2 и конденсатором 11 по цепи: положительная обкладка перезарядного конденсатора 2, открытый транзисторный ключ 4, накопительный конденсатор 11, коммутирующий диод 10, вторая формирующая цепь 9, отрицательная обкладка перезарядного конденсатора 2. При этом накопительный конденсатор 8 начинает разряжаться. До следующего цикла переключения мультивибратора 23 накопительный конденсатор 8 не успевает рязрядиться полностью, он разряжается лишь частично. При последующих переключениях мультивибратора 23 уровни выходных напряжений положительной и отрицательной полярности возрастают малыми порциями от цикла к циклу. В конце п-го цикла уровень выходного напряжения положительной полярности на обкладках накопительного конденсатора 8, измеряемый чувствительным элементом 15 и сравниваемый с величиной напряжения источника 14 опорного напряжения, достигает уровня стабилизации. На выходе суммирующего устройства 16 появляется сигнал рассогласования определенной полярности. Этот сигнал вызывает срабатывание первого компаратора 17. При этом закрывается переключающий транзистор 22, что вызывает принудительное переключение мультивибратора 23. При этом последний переключается в такое положение, когда на его выходе появляется положительное напряжение, которое отпирает транзисторный ключ 4. При. этом электрическая энергия, накопленная ранее в перезарядном конденсаторе 2, обеспечивает подзаряд накопительного конденсатора 1 I до уровня стабилизации, т. е. измеряемая чувствительным элементом 18 сумма выходных напряжений положительной и отрицательной полярности формирует сигнал, превышающий уровень сигнала источника 14 опорного напряжения, и на выходе суммирующего устройства 19 обеспечивает появление . сигнала, который через второй компаратор 20 закрывает переключающий транзистор 21, что приводит к принудительному переключению мультивибратора 23, при этом регулирующий элемент 4 закрывается. Далее цикл работы повторяется.

Так как релаксация автогенератора происходит с высокой частотой (десятки килогерц), то обеспечивается незначительное отличие выходных напряжений от уровней стабилизации (на 15-20 мВ), т. е. фактически стабилизация выходных напряжений. Величины выходных напряжений можно регулировать в следующем порядке: сначала отрегулировать напряжение отрицательной полярности в сторону уменьшения, а затем положительной полярности.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного разнополярного напряжения, содержащий последовательно соединенные входной дроссель, перезарядный конденсатор и первый коммутирующий диод, подключенные к входной клемме и общей щине, причем катод первого коммутирующего диода подключен к общей щине, параллельно-последовательно соединенным перезарядному конденсатору и первому коммутирующему диоду подключены регулирующий элемент и первая формирующая цепь, состоящая из последовательно включенных накопительного дросселя, второго коммутирующего диода и первого накопительного конденсатора, причем первый накопительный конденсатор свободным выводом подсоединен к общей щине, общая точка второго коммутирующего диода и первого накопительного конденсатора подключена к выходной клемме положительной полярности, между общей точкой анода первого коммутирующего диода с перезарядным конденсатором и общей щиной подключена вторая формирующая цепь, состоящая из последовательно соединенных третьего коммутирующего диода и второго накопительного конденсатора, причем общая точка третьего коммутирующего диода и второго накопительного конденсатора подключена к выходной клемме отрицательной полярности, между выходной клеммой положительной полярности и общей щиной включены источник опорного напряжения и первый чувствительный элемент, выходы которых соединены с входами первого суммирующего устройства, подключенного выходом к входу первого компаратора, второй чувствительный элемент одним выводом подключен к выходной клемме отрицательной полярности, а вы-, ходом соединен с первым входом второго суммирующего устройства, выход которого подключен к входу второго компаратора, отличающийся тем, что, с целью улучщения массогабаритных показателей, введены два переключающих транзистора и переключаемый мультивибратор с двумя входами управления, причем управляющие выводы переключающих транзисторов подключены соответственно к выходу первого и второго компараторов, эмиттеры транзисторов подключены к общей щине, а коллекторы - соответственно к первому и второму входам управления переключаемого мультивибратора, выход которого подключен к выводу управления регулирующего элемента, при этом выход источника опорного напряжения подключен к второму входу второго суммирующего устройства, а второй вход второго чувствительного элемента подключен к ъыходной клемме положительной полярности.

Изобретение относится к вторичным источникам питания. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показа. телей импульсного стабилизатора постоянного разнополярного напряжения. Цель достигается тем, что в устройство введены два переключающих транзистора 21 и 22 и мультивибратор 23. В момент включения стабилизатора мультивибратор 23 работает в обычном режиме. При этом происходит накопление энергии в конденсаторах 2 и 8. В конце п-го цикла уровень выходного напряжения на конденсаторе 8 достигает уровня стабилизации. На выходе суммирующего устройства 16 появляется сигнал рассогласования определенной полярности. Этот сигнал вызывает срабатывание компаратора 17. Закрывается транзистор 22, что вызывает принудительное переключение мультивибратора 23. Транзисторный ключ 4 открывается и энергия, накопленная в конденсаторе 2, обеспечивает подзаряд конденсатора 11 до уровня стабилизации. Это фиксируется датчиком 18 и через суммирующее устройство 19, паратор 20 и переключающий транзистор 21 производится переключение мультивибрато(Л ра 23. Транзисторный ключ 4 закрывается и далее работа повторяется. 1 ил. ю 1C оо tvD