Импульсный стабилизатор постоянного разнополярного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

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

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения защиты от перенапряжения по входу.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора постоянного разнополярного напряжения; на фиг. 2 - схема управляемого генератора.

Импульсный стабилизатор содержит первый транзисторный ключ 1, подключенный к входу первой формирующей цепи 2, состоящей из последовательно соединенных дросселя 3, диода 4 и накопительного конденсатора 5, который подключен параллельно выходу первой формирующей цепи 2. Катод диода 4 является положительным выводом импульсного стабилизатора. Вход дросселя 3 подключен к коллектору первого транзисторного ключа 1. Последовательно соединены между собой перезарядный конденсатор 6 и первый коммутирующий диод 7, катод которого соединен с общей шиной импульсного стабилизатора, а анод - с катодом диода 8 второй формирующей цепи 9. Анод диода 8 соединен с выходом второй формирующей цепи 9, параллельно которому подключен накопительный конденсатор 10. Коллектор второго транзисторного ключа 11 является входом импульсного стабилизатора, а эмиттер соединен с катодом второго коммутирующего диода 12, подключенного параллельно пocлeдoвaтev ь- но соединенным нервой обмотке 13.1 то- коограничивающего дросселя и перезарядному конденсатору 6.

Выход первой обмотки 13.1 токоограни- чивающего дросселя через его вторую обмотку 13.2 подключен к коллектору первого транзисторного ключа 1, эмиттер которого подключен к общей шине импульсного стабилизатора. Блок 14 управления содержит два чувствительных элемента 15 и 16, два источника 17 и 18 опорного напряжения, подключенных попарно последовательно и параллельно выходам импульсного стабилизатора, причем их общие точки соединены и подключены к общей шине стабилизатора. Выходы чувствительных элементов 15 и 16 и источников 17 и 18 опорного напряжения через соответствующие суммирующие устройства 19 и 20 подключены к входам первого и второго компараторов 21 и 22. Входы первого и второго транзисторных ключей подключены к выходам соответствующих согласующих усилителей 23 и 24.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

2

Устройство содержит также три переключающих транзистора 25-27, два делителя 28 и 29 напряжения, управляемый генератор 30, трансформатор 31 запуска, два токоограничиваюших резистора 32 и 33.

Выход компаратора 22 подключен к входу переключающего транзистора 25, подключенного параллельно выходу делителя 28 напряжения, который своими входами подключен параллельно положительному выходу стабилизатора напряжения. Выход делителя 28 напряжения подключен параллельно входу второго переключающего транзистора 26, коллектор которого подключен к одному из входов управляемого генератора 30. К другому входу генератора подключен коллектор третьего переключающего транзистора 27, эмиттер которого подключен к общей шине импульсного стабилизатора. Третий вход управляемого генератора 30 подключен к выходу стабилизатора положительной полярности. Второй делитель 29 блока 14 управления подключен параллельно выходу стабилизатора положительной полярности, а его выход - к входу третьего переключающего транзистора 27 и к выходу первого компаратора 21. Выходы управляющего генератора 30 подключены к входам соответствующих согласующих усилителей 23 и 24. Первичная обмотка трансформатора 31 запуска через первый токоог- раничивающий резистор 32 подключена параллельно входу импульсного стабилизатора, а вторичная его обмотка через второй ограничивающий резистор 33 - параллельно входу второго транзисторного ключа 11.

Импульсный стабилизатор работает следующим образом.

В первый момент времени после вклю чения импульсного стабилизатора протекает ток по первичной цепи трансформатора 31 запуска через токоограничивающий резистор 32. При этом импульс тока, протекающий по вторичной обмотке трансформатора 31 запуска, через токоограничивающий резистор 33 открывает транзисторный ключ 11, при этом транзисторный ключ закрыт. Начинается заряд перезарядного конденсатора 6 через первичную обмотку 13.1 токоог- раничивающего дросселя и коммутирующий диод 7, а также заряд накопительного конденсатора 5, первой формирующей цепи 2 через дроссель 3 и диод 4. При этом напряжение с выхода накопительного конденсатора 5 поступает на питание управляемого генератора 30, напряжение с выходов делителей 28 и 29 напряжения, включенных своими входами параллельно накопительному конденсатору 5, открывают второй и третий переключающие транзисторы 26 и 27. При этом управляемый генератор 30 начинает работать в режиме автогенератора и продолжает работу в этом режиме до момента выхода импульсного стабилизатора на номинальный режим работы. Генератор 30 через согласующие усилители 23 и 24 мощности обеспечивает попеременное открывание и закрывание транзисторных ключей 11 и 1. При этом происходит попеременный заряд накопительных конденсаторов 6 и 10 малыми приращениями (дискретно) до уровней стабилизации.

Заряд накопительного конденсатора 10 происходит при открытом транзисторном ключе 1 и закрытом транзисторном ключе 11. Избыточный заряд на обкладках перезарядного конденсатора 6 через вторую обмотку 13.2 токоограничивающего дросселя, открытый транзисторный ключ 1, накопительный конденсатор 10 и диод 8 перетекает на обкладки накопительного конденсатора 10, вызывая его заряд на малую величину за время одного цикла коммутации. Часть энергии, накопленной в первой обмотке 13.1 токоограничивающего дросселя, также обеспечивает подзаряд накопительного конденсатора 10 через второй коммутирующий диод 12. Через 80-100 циклов естественной коммутации напряжение на накопительном конденсаторе 5 достигает уровня стабилизации. Это напряжение замеряет чувствительный элемент 15 блока 14 управления, сравнивает его с выходным напряжением источника 18 опорного напряжения на входах суммирующего устройства 20 и вызывает срабатывание компаратора 22, который открывает переключающий транзистор 25, шунтирующий вход переключающего транзистора 26. Это приводит к принудительному переключению управляемого генератора 30, который обеспечивает отпирание транзисторного ключа 1 и запирайие транзисторного ключа 11.

Напряжение на выходе накопительного конденсатора 10 в этом цикле достигает уровня стабилизации. Это напряжение замеряет чувствительный элемент 16. На входах суммирующего устройства 19 происходит сравнение сигнала с выхода чувствительного элемента 16 и источника 17 опорного напряжения. При этом срабатывает компаратор 21. Срабатывание компаратора 21 вызывает переключение третьего переключающего транзистора 27. Это принудительно переводит управляемый генератор 30 в новое устойчивое положение, далее цикл работы импульсного стабилизатора повторяется.

При появлении всплеска перенапряжения на входе импульсного стабилизатора не выще 80 В его передний фронт затягивает двухзвенный фильтр, образованный первой обмоткой токоограничивающего дросселя и емкостью перезарядного конденсатора 6, а также дросселем 3 и накопительным конденсатором 5.

Далее всплеск входного напряжения вызывает более быстрое срабатывание элементов блока Н управления и закрыва0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ние TpaH3 iOTOpiioro ключа i:. напряжение которого значительно больше.

Таким образом, обеспечивается защита транзисторов блока 14 управления от перенапряжения по входу.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного разнополярного напряжения, содержащий первый транзисторный ключ, подключенный к входу первой формирующей цепи, состоящей из последовательно соединенных дросселя, диода и накопительного конденсатора, который подключен параллельно выходу первой формирующей цепи, причем катод диода является положительным выводом импульсного стабилизатора, выход дросселя подключен к коллектору первого транзисторного ключа, последовательно соединенные перезарядный конденсатор и первый коммутирующий диод, катод которого соединен с общей щиной импульсного стабилизатора, а анод с катодом диода второй формирующей цепи, анод которого соединен с выходом второй формирующей цепи, параллельно которому подключен накопительный конденсатор, второй транзисторный ключ, коллектор которого является входом импульсного стабилизатора, а эмиттер соединен с катодом второго коммутирующего диода, подключенного паралле.чьно последовательно соединенным первой обмотке токоограничивающего дросселя и перезарядному конденсатору, при этом выход первой обмотки токоограничивающего дросселя через его вторую обмотку подключен к коллектору первого транзисторного ключа, эмиттер которого подключен к общей щине импульсного стабилизатора, блок управления, состоящий из двух чувствительных элементов двух источников опорного напряжения, подключенных попарно последовательно и параллельно выходам импульсного стабилизатора, причем их общие точки соединены и подключены к общей щине стабилизатора, выходы чувствительных элементов и источников опорного напряжения, через соответствующие суммирующие устройства подключены к компараторам, входы первого и второго транзисторных ключей подключены к выходам соответствующих согласуюпхих усилителей мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты от перенапряжений по входу, введены три переключающих транзистора, два делителя напряжения, управляемый генератор, трансформатор запуска, два токоограничивающих резистора, причем к выходу первого компаратора подключен вход первого переключающего транзистора, подключенного параллельно выходу первого делителя напряжения, который входами подключен параллельно положительному выходу импульсного стабилизатора, выход первого делителя напряжения подключен

параллельно входу второго переключающего транзистора, коллектор котордго подключен к одному из входов упраадяющего генератора, к . другрму его входу подключен коллектор третьего йерек-лрчаюи его транзистора, эмиттер которого подключен к общей щине имп л ьсного стабилизатора, третий вход управляемого генератора подключен к выходу импульсного, стабилизатора положительной полярности, второй делитель подключен параллельно выходу импульсного стабилизатора положительной по

лярности, а выход делителя подключен к входу третьего переключающего транзистора и к выходу второго компаратора, выходы управляемого генератора подключены к входам соответствующих согласующих усилителей мощности, первичная обмотка трансформатора запуска через первый токоог- раничивающий резистор подключена параллельно входу импульсного стабилизатора, а вторичная его обмотка через второй ограничивающий резистор подключена параллельно входу второго транзисторного ключа.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электронных устройств, требующих высококачественного двухполярного напряжения. Цель - повышение надежности путем защиты от перенапряжений по входу. При появлении всплеска перенапряжения на входе импульсного стабилизатора не выше 80 В его передний фронт затягивает двух- звенный фильтр, образованный первой обмоткой токоограничивающего дросселя 13 и емкостью перезарядного конденсатора 6, а также дросселем 3 и накопительным конденсатором 5. Далее всплеск входного напряжения вызывает более быстрое срабатывание элементов блока управления 14 и закрывание транзисторного ключа II. Таким образом, обеспечивается зашита транзисторов блока управления 14 от перенапряжений по входу. 2 ил. W 00 ГчЭ СП ел ЩигЛ

К элементу 25

К +

К з мeнmlj 2

К элементу 26

Фиг. 2