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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многоканальньпс источниках электропи тания с бестрансформаторным входом, Цель изобретения - повьшение КПД надежности и расширение функциональ ных возможностей. На фиг.1 приведена схема импульс ного стабилизатора-при питании от однотактного преобразователя напряж ния; на фиг,2 - эпюры напряжения и токов. Импульсный стабилизатор постоянно го напряжения содержит входные выводы 1 и 2 для подключения источника импульсного напряжения, соединенные с входом силового вьшрямителя 3, выходом подключенного к выходным выводам 4 и 5 через последовательно вклю ченные в силовую шину силовой транзистор 6, первую обмотку 7 импульсно го трансформатора 8 и DLC-фильтр 9, вторая обмотка 10 импульсного трансформатора 8 соединена с базовой цепь управления силового транзистора 6, а третья обмотка 11 началом подключе на к коллектору управляющего транзис тора 12, а концом - к коллектору ком мутирующего транзистора 13 и катоду демпфирующего диода 14, компаратор 15 напряжения инвертирующим входом через делитель напряжения на резисторах 16 и 17 соединен с выходными выводами 4 и 5 импульсного стабилиза тора напряжения, а неинвертирующим входом подключен к выходам формирователя 18 пилообразного напряжения и источника 19 опорного напряжения, Эмиттерный вьпсод компаратора .15 через второй диод 20 подключен к . коллектору управляющего транзистора 12, коллекторный выход компаратора 15 напряжения.через второй резистор 21 соединен с входным выводом 1 импульсного стабилизатора напряжения и через цепь 22 сдвига уровня напряжения подключен к базе дополнительного транзистора 23, коллектор которого соединен с базой управляющего, транзистора 12 и через первый резистор 24 - с вьгходом вспомогательного выпрямителя 25, Между эмиттером коммутирующего транзистора 13 и эмиттером управляющего транзистора 12 включен накопительный кондеисатор 26, Эмиттер коммутирующего транзистора 13 черед первый диод 27, а база через третий резистор 28 соединены с входным выводом 1 импульсного стабилизатора напряжения. Входные выводы 1 и 2 подключаются к вторичной обмотке выходного трансофрматора однотактного преобразователя. При построении импульсного стабилизатора напряжения с высоким выходным напряжением вводится дополнительный входной вывод 29, соединенный с диодом 27, резисторами 21 и 28 и подключенный к отводу вторичной обмотки выходного трансформатора однотактного преобразователя. Последовательно с второй обмоткой 10 импульсного трансофрматора 8 включен диод 30, а вьшоды база - эмиттер силового транзистора 6 зашунтированы резистором 31, Устройство работает следующим образом. Импульсы напряжения с вторичной обмотки выходного трансформатора преобразователя (эпюра 32), поступающие на вход импульсного стабилизатора напряжения, заряжают накопительный конденсатор 26 (эпюра 33), В момент времени t, происходит смена полярности питающего напряжения, поступающего на вход импульсного стабилизатора напряжения, при этом током разряда накопительного конденсатора 26 через резистор 28 и вторичную обмотку 1 и 2 выходного трансформатора преобразователя открывается коммутирующий транзистор 13 и начинается разряд накопительного конденсатора 26 на третью обмотку 11 импульсного трансформатора 8 через управляющий транзистор 12, открывающийся током вспомогательного выпрямителя 25 через резистор 24, После окончания разряда накопительного конденсатора 26 в момент tj происходит закрытие коммутирующего транзистора 13, Форма тока коллектора коммутирующего транзистора 13 приведена на эпюре 34, Под действием ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке 11 импульсного трансформатора 8 при закрытии коммутирующего транзистора 13, происходит открытие демпфирующего, диода 14, ток обмотки 11 ,замь1кается через открытые управляющий транзистор 12 и демпфирующий диод 14, Напряжение на обмотке 11 ограничивается суммой напряжений открытого управляющего транзистора 12 и демпфирующего диода 14, Форма тока в обмотке 11 приведена на эпюре 31 35, форма напряжения на обмотке 11 на эпюре 36, На инвертирующий вход компаратора 15 напряжения подается часть выходно го напряжения импульсного стабилизатора - эпюры 37 и 38, Напряжение на неинвертирующем входе компаратора 15 напряжения (эпюры 37 и 39) образуется в результате сложения постоянного напряжения источника 19 опорного напряжения с переменным пилообразным напряжением, вырабатываемым формирователем 18 пилообразного напряжения из входных прямоугольных импульсов. В течение интервала времени выходной транзистор компаратора 15 напряжения находится в открытом состоянии, поэтому при поступлении на вход импульсного стабилизатора в момент tjy очередного питающего импульса компаратор 15 напряжения блокирует прохождение сигнала через резистор 21 на базу дополнительного тран зистрра 23 и состояние транзисторов 12 и 6 не изменяется. Цепь 22 сдвига уровня напряжения служит для компенсации падения напряжения на диоде 20 и переходе коллектор - эмиттер управляющего транзистора 12. Форма напряжения на коллекторном выходе компаратора 15 напряжения приведена на эпюре 40, Б момент времени t закрывается выходной транзистор компаратора 15 напряжения, открывается дополнительный транзистор 23 и закрывается управляющий транзистор 12, При этом ток намагничивания импульсного трансформатора 8, замыкавшийся ранее в контуре его третьей обмотки 11,трансформируется в цепь второй обмотки . 10 и вызывает открытие силового тран зистора 6, Положительная обратная связь по току, осуществляемая через первую обмотку 7 импульсного трансформатора 8, обеспечивает питание силового транзистора 6 током базы, пропорциональным величине тока нагрузки импульсного стабилизатора напряжения. Силовой транзистор 6 остается в открытом состоянии в течение tg ДО окончания входинтерваланого питающего импульса напряжения. Поскольку при закрытии управляющего транзистора 12 в момент t происходит устранение связи эмиттера выходного транзистора компаратора 15 напряжения с эмиттером дополни8тельного транзистора 23, состояние storo транзистора в интервале не изменяется независимо от открытия выходного транзистора компаратора 15 напряжения. Это может быть при переходных процессах в случае скачкообразного изменения нагрузки. Таким образом устраняется возможность возникновения опасных напряжений на силовом транзисторе 6, момент времени t происходит очередная смена полярности питающего напряжения, при этом снимается сигнал с базы дополнительного транзистора 23 и независимо от состояния компаратора 15 напряжения начинается форсированное перемагничивание сердечника импульсного трансформатора 8, который в течение предыдущего рабочего интервала t - tg был намагничен током нагрузки. Диод 30 препятствует шунтированию второй обмотки 10 импульсного трансформатора 8 резистором 31 в режиме перемагничивания, что позволяет уменьшить потери энергии и ускорить перемагничивание. На эпюре 41 приведена форма напряжения коллектор - эмиттер силового транзистора 6, на эпюре 42 - форма тока коллектора силовоготранзистора. Из указанных эпюр видно, что закрытие силового транзистора 6 происходит при отсутствии напряжения на нем, что исключает динамические потери при закрывании силового транзистора 6, Предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения работает непосредственно от вторичной обмотки трансформатора преобразователя в многоканальном источнике питания и не требует включения входного фильтра, что позволяет уменьшить габариты, массу и повысить КПД устройства,При этом решается задача исключения опасных перенапряжений на силовом транзисторе стабилизатора и снимается динамическая мощность при его закрытии, что повышает надежность работы,Управление силовым транзистором через импульсный трансформатор, который питается через коммутирующий транзистор, позволяет повысить КПД и строжить стабилизаторы как с низким, так и с высоким выходным напряжением, Форсированное перемагничивание импульсного трансформатора позволяет, использовать импульсный стабилизатор в многоканальных источниках, постро- енных как на основе однотактного преобразователя, так и двухтактного стабилизированного преобразователя с широтно-импульсной модуляцией. Ф о.р мула изобретения Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой выпрямитель, входом соединенный с входными выводами для подключения источника импульсного напряжения, а выходом подключенньй через последовательно включенные силовой транзистор,первую обмотку импульсного трансформатора и DLC-фильтр с выходными выводами, вторая обмотка импульсного трансформатора связана с базовой цепью управления силового транзистора, а третья включена между коллекторами управляющегой коммутирующего транзисторов, причем коллектор коммутирующего транзистора чэрез демпфирующий диод соеди нен с эмиттером управляющего транзистора и общей шиной, компаратор инвертирующим входом через делитель

напряжения - с выходными выводами, а

му выходу компаратора. неинвертирующим входом - с формирователем пилообразного и источником опорного напряжений, выводы питания которых подключены к выходу вспомогательного выпрямителя, входом подключенного к входным выводам, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, надежности и расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный транзистор, коллектор которого 4:оединен с базой управляющего транзистора и через введенный первый резистор - с выходом вспомогательного выпрямителя, база - с коллекторным входом компаратора, подключенного через введенный второй резистор к входному выводу питания, эмиттер и база коммутирующего транзистора подключены к входному выводу питания соответственно через введенные первый диод и третий резистор, между эмиттером коммутирующего транзистора и «общей |шиной включен введенный накопительный .конденсатор, а коллектор управляющего транзистора через введенный .второй диод подключен к эмиттерно

Изобретение относи -ся к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повьшение КПД, надежности и расширение функциональных возможностей импульс,. ного стабилизатора постоянного напряжения. Стабилизатор подключается не|Посредственно к клеммам 1 и 2 вторичной обмотки трансформатора преобразователя и не требует включения входного фильтра, что позволяет уменьшить габариты и увеличить КПД устройства. Исключаются опасные перенапряжения на силовом транзисторе 6 и снимается динамическая мощность при его закрытии, что повышает надежность работы. Управление силовым транзистором 6 через импульсный трансофрматор 8, Roторьй питается через коммутирующий транзистор 13, позволяет также повысить КПД. 2 ил.