Линейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах электропитания радиоэлек тронного оборудования. Целью изобретения является уменьшение массы и объема линейно-импульс ного стабилизатора постоянного напрял ения. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема линейно-импульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие их работу. Линейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит силовой трансформатор 1, блок 2 выпрямления, фильтр 3, линейный стабилизатор 4 постоянного напряжения, а также блок 5 вьщеления сигнала ошибки и узел 6 формирования импульсов. Линейный стабилизатор 4 состоит из регулирующего транзистора 7, усилителя 8 постоянного тока и узла 9 сравнения. Блок 2 выпрямления состоит из двух силовых диодов 10 и 11, катодами подключенных к противоположным выводам одной вторичной обмотки 12 переменного напряжения силового трансформатора 1, а анодами - к минусовому входу линейного 4 стабилизатора напряжения, первого 13 и второго 14 выпрямительных транзисторов, эмиттерами подключенных к противоположным вьгоодам вторичной обмотки 12 переменного напряжения, а коллекторами - к плюсовому входу линейного стабилизатора 4 напряжения. Вспомогательный вьтрямитель 15 выходом соединен с выходом блока 5 вьщеления сигнала ошибки, включающих в себя первый 16, второй 17, третий 18 и четвертьй 19 резисторы, диод 20 сравнения, интегрирующий конденсатор 21, дополнительный транзистор 22, первый фототранзисторный оптрон 23 и стабилитрон 24. Вход вспомогательного выпрямителя 15 подключен к другой вторичной обмотке 25 силового трансформатора 1. Минусовой вход бло ка 5 выделения сигнала опшбки подклю чен к минусовому выходу дополнительного источника 26 напряжения, плюсовой вход блока 5 подключен через пер вый резистор 16 к катоду диода 20 сравнения, анод которого через переход коллектор - эмиттер дополнитель031ного транзистора 22 подключен к плюсовому выходу дополнительного истрдника 26 напряжения, к которому также подключен коллектор фототранзистора первого оптрона 23, эмиттер которого подключен к базе дополнительного транзистора 22, которая .через третий резистор 18 подключена к минусовому выходу дополнительного источника 26 напряжения, общая точка первого резистора 16 и катода диода 20 сравнения подключена через второй резистор 17 к минусовому выходу дополнительного источника 26 напряжения, к которому такжеподключена через интегрирующий конденсатор 21, общая точка анода диода 20 сравнения и коллектора дополнительного транзистора 22, анод светбдиода первого оптрона 23 подключен к эмиттеру регулирующего транзистора 7, а катод светодиода. 23 подключен к катоду стабилитрона 24, анод которого через четвертый резистор 19 подключен к коллектору регулирующего транзистора 7 линейного стабилизатора 4. Узел 6 формирования импульсов содержит дополнительный выпрямитель 27, параметрический стабилизатор 28, резисторный делитель 29 напряжения, подключенный к выходу параметрического стабилизатора 28, компаратор 30, второй оптрон 31, ограничительный резистор 32, первый 33 и второй 34 развязывающие диоды, причем вход параJмeтpичecкoгo стабилизатора 28 подключен к выходу дополнительного выпрямителя 27, вход которого подключен к вторичной обмотке 12 переменного напряжения, общая точка инвертирующего и неинвертирующего входов компаратора 30, соединенная с минусовым выходом параметрического стабилизатора 28, подключена к общей точке первого резистора 16, второго резистора 17 и катода диода 20 сравнения, блока 5 выделения сигнала ошибки, а неинвертирующий вход компаратора 30 подключен к входу узла формирования импульсов, соединенному с выходом вспомогательного инвертирунлцего выпрямителя, инвертирующий вход компаратора 30 подключен к средней точке резисторного делителя 29 напряжемия, выход компаратора подключен к катоду светодиода второго оптрона 31, аиод которого через ограничительный резистор 32 подключен к плюсовому выходу дополнительного вьпфямителя 27, эмиттер фототранзистора второго оптрона 31 подключен к общей точке коллекторов выпрямительных транзисторов 13 и 14, а его эмиттер через развязывающие диоды 33 и 34 подсоединен к базам выпрямительных транзисторов 13 и 14.

Линейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает еледуюш ш образом.

В начальный момент после подключения стабилизатора к сети дополнительный транзистор.22 открыт и интегрирующий конденсатор 21 заряжается до напряжения дополнительного источника 26 напряжения. Величина этого напряжения выбирается несколько большей напряжения на выходе вспомогательного вьшрямителя 15. Б результате этого вспомогательный выпрямитель 15 закрыт и на неинвертирующий вход компаратора 30 сигнал не поступает. На инвертирующий вход компаратора 30 сигнал поступает через резисторный делитель напряжения параметрического стабилизатора 28. Это приводит к тому, что выход компаратора 30 открыт и через светодиод второго оптрона 3-1 протекает постоянный ток. Фототранзистор второго оптрона 31 открывается и через развязывающие диоды 33 и 34 открывает первый 13 и второй 14 вьтрямительные транзисторы при соответствующих напряжениях на их коллектор-эмиттерных переходах. В результате этого силовые диоды 10 и 11 и первый 13 и второй 14 транзисторы образуют выпрямитель 2. Конденсатор фильтра 3 заряжается, появляется напряжение на входе линейного стабилизатора 4 постоянного напряжения и он начинает нормально функциоровать.

При достижении на коллекторноэмиттерном переходе регулирующего транзистора 7 определенного уровня напряжения (этот уровень выбирается с помощью стабилитрона 24 и четвертого резистора 19) происходит пробой стабилитрона 24 и через светодиод второго оптрона 23 начинает протекать ток.

Фототранзистор первого оптрона 23 открывает и подзакрьгоает дополнительный транзистор 22. В результате этого напряжение на интегрирующем конденсаторе 21 уменьшается за счет

его разряда через диод 20 сравнения и второй резистор 17.

Уменьшение напряжения на интегрирующем конденсаторе 21 приводит к тому, что напряжение с выхода вспомогательного выпрямителя 15 при амплитудных значениях начинает превышать напряжение на интегрирующем конденсаторе 21 (фиг. 2). При этом на первом резисторе 16 в момент превьш1ения возникают управляющие импульсы напряжения, поступающие на неинвертирующий вход компаратора 30 (фиг. 2).

Выход компаратора на время определяемое длительностью этих импульсов, . закрывается и ток через светодиод первого оптрона 31 имеет импульсный характер Сфиг. 2).

Вьжлючение светодиода первого оптрона 31 приводит к закрытию его фототранзистора соответственно первого 13 и второго 14 вьшрямительных транзисторов на время, определяемое длительностью управляющих импульсов напряжения с первого резистора 16. В результате этого напряжение на входе линейного стабилизатора 4 постоянного напряжения уменьшается и будет таким, что на регулирующем транзисторе 7 с высокой точностью будет поддерживаться напряжение, определяемое стабилитроном и четвертым резистором 19.

При регулировании выходного напряжения линейного стабилизатора 4, например, в сторону уменьшения.напряжение на регулирующем транзисторе 7 начинает возрастать, это приводит к подзакрытию фототранзистором второго оптрона 23 дополнительного транзистора 22, уменьшению напряжения на интегрирующем конденсаторе 21, увеличению длительности управляющих импульсов с первого резистора 16 и уменьшению напряжения на входе линейного стабилизатора описанной последовательности .

Интегрируюшд й конденсатор 21 исключает влияние пульсаций напряжения на регулирующем транзисторе 7 на формирование управляющих импульсов с первого резистора 16 и уменьшение напряжения на входе линейного стабилизатора в описанной последовательности.

Интегрирующий конденсатор 21 исключает влияние пульсаций напряже