Устройство для управления регулирующим элементом импульсного стабилизатора Советский патент 1987 года по МПК G05F1/56 

. . . Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках питания с импулЫ :ным регулированием мощ- ности, в частности в ключевых стабилизаторах или транзисторных преобразователях напряжения.

Цель изобререния - снижение потер можности в устройстве (повьш1ение КПД стабилизатора) и расширение функциональных возможностей устройства управления путем обеспечения гальванической развязки цепей управления и силовой части стабилизатора.

На фиг.I представлена принципиальная схема устройства для управления регулирующим элементом импульсного стабилизатора; на фиг.2 - диаграммы

работы устройства; на фиг.З - вариант 20 ра тока, регулирующий элемент нахо

схемы для формирования входного тока из стандартного логического сигнала.

Устройство содержит трансформатор 1 тока с базовой обмоткой 2 для подключения к управляющему входу регулирующего элемента 3, токовой обмоткой 4 для включения в силовую цепь регулирующего элемента и управляющей обмоткой 5, первый вывод которой через соединенные последовательно первый диод 6 и первый транзистор 7 подключен к общей щине - отрицательному выводу источника 8 постоянного напряжения и одному входному выводу, а второй - через второй диод 9 к тому же выводу источника постоянного напряжения. Первый вывод управляющей обмотки 5 подключен через последовательно соединенные третий диод 10, первый резистор 11 и третий транзистор 12 к полозкительному выводу источника 8, второй вьгаод управляющей обмотки 5 через второй резистор 13 соединен с положительным, а через конденсатор 14 - с отрицательными выводами источ- ника постоянного напряжения, базовый вывод третьего транзистора 12 - с коллектором второго транзистора 15, а эмиттер последнего подключен к

входному выводу 16 устройства. Резистор 17 служит для устранения влияния, обратного тока коллектора транзистора 12.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: 18 - входной ток устройства, ток коллектора транзистора 15, 20 - напряжение на обмотке 5, 21 - ток коллектора транзистора 7, 22 - напряжение на конденсаторе 14.

4

Устройство работает следующим образом.

Пусть на интервале времени 0-Т, (фиг.2) на входе 16 устройства имеет место небольшой отрицательный ток 18 (Ig). При этом транзисторы 15 и 12 открыты и насыщены, транзистор 7 закрыт обратным напряжением на его эмиттерном переходе, ограниченным величиной прямого падения напряжения на змиттерном переходе транзистора 15. К обмотке 5 приложено напряжение 20 (Uj) полярностью, соответствующей открытому состоянию регулирующего элемента 3. Под воздействием токовой положительной обратной связи, образованной соответствующим включением токовой и базовой обмоток трансформато0

5

дится в насыщенном состоянии, а на управляющей обмотке 5 наводится ЭДС, которая по величине может превьпиать напряжение источника 8. Диод 10 при 5 этом закрыт обратным напряжением, и через обмотку 5 ток не протекает. Через резистор 13 от источника 8 происходит подзарядка конденсатора 14.

В момент времени Т входной ток резко меняет направление и достигает своей максимальной величины. При этом включается транзистор 7 и обмотка 5 через диод 6 и переход коллектор- эмиттер транзистора 7 оказывается подключенной к заряженному конденсатору 14. На обмотках трансформатора меняется полярность напряжений. За счет- энергии, накопленной в конденсаторе 14, происхс дит форсированное рассасывание избыточных носителей из базы регулирующего элемента. В момент времени Т заканчивается процесс рассасывания носителей в базе регулирующего элемента, последний закрывается, и в тот же момент времени резко спадает ток, протекающий через обмотку 5 и транзистор 7.

5

0

45

В момент времени Т входной ток вновь меняет свое направление (форма

50 тока и его амтшитуда задается схемой фиг.З). Транзистор 7 при этом форсированно закрывается, а транзистор 15 открывается. В базу транзистора 12 втекает oтпиpaющд й ток, по форме и

gg амплитуде примерно равный входному току. Транзистор 12 форсированно открывается по цепи: источник 8, транзистор 12, резистор II, диод 10, обмотка 5, конденсатор 14 током, созда

ющим на обмотках трансформатора тока напряжение с полярностью, соответствующей включенному состоянию регу- лируюп1его элемента 3.

На фиг.2 пунктирной линией показана форма напряжения 20 на обмотках трансформатора при отсутствии тока в силовой части регулирующего элемента Под воздействием этого напряжения ре- гулирующий элемент открывается (момент времени Т) и за счет положительной обратной связи по току удерживается в насьпценном состоянии до момента времени Т.

На интервале времени форма напряжения на обмотке 5 показана сплошной линией. Диод 10 при этом закрыт, тока в обмотке 5 нет, вся эНер- . гия из обмотки 4 через его обмотку 2 используется для удержания регулирующего элемента 3 в насыщенном состоянии. В момент времени Tj вновь меняется полярность, и все процессы в схеме повторяются.

Диод 9 необходим для обеспечения нормального функционирования силовой части стабилизатора в аварийных режимах, например при коротком замыкании его нагрузки. В этом режиме регулирующий элемент стабилизатора включается на очень короткое время, за которое конденсатор 14 не успевает зарядиться, а выключение регулирующего элемента обеспечивается путем шунтирования обмотки по цепи: тор 7, диод 9.

диод 6, транзис

Предложенное устройство управления потребляет незначительную мощность, обеспечивая большой КПД стабилизатора и гальваническую развязку цепей управления от силовой части. Снижение мощности потребления объясняется тем, что энергия от источника 8 в основном потребляется на очень коротком интервале времени, необходимом для запус- .ка регулирующего элемента.

5

Q

0

5

0

5

0

5

Все управляющие транзисторы управляют форсированными сигналами с амплитудой токов управления, не превышающих несколько миллиампер. Устройство потребляет от источника постоянного напряжения мощность, которая не превышает АО - 50 мВт.

Формула изобретения

Устройство для управления регулирующим элементом импульсного стабилизатора, содержащее трансформатор тока с базовой обмоткой для подключе- - ния к управляющему входу регулирующего элемента,токовой обмоткой для включения силовой цепи регулирующего эле-, мента и управляющей обмоткой, первый вывод которой через первый диод соединен с коллектором первого транзистора, эмиттером подключенного к общей шине, а базой - к входному выводу, второй вьгоод управляющей обмотки соединен через второй диод с общей шиной, третий диод, второй транзистор, первый и второй резисторы, о т- лич ающе е с я тем, что, с целью снижения потерь мощности в устройстве и расширения функциональных возможностей, в устройство введены конденсатор и третий транзистор противоположного типа проводимости, первый вывод управляющей обмотки трансформатора тока через последовательную цепь из третьего диода и первого резистора подключен к коллектору третьего транзистора, эмиттером соединенного с выводом источника постоянного напряжения, второй вывод управ- ляющей обмотки через второй резистор подключен к выходу источника постоянного напряжения, а через конденса- . тор - к общей шине, база третьего транзистора соединена с коллектором второго транзистора, базой подключенного к обшей шине, а эмиттером - к входному выводу.

Фиг-. 2

Редактор В. Данко

Составитель А. Колоколкин

Техред В.КадарiКорректор А. Тяско

40А6/42

Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг-.З

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления регулирующими элементами импульсных стабилизаторов. Цель изобретения - снижение потерь мощности в устройстве и расширение его функциональных возможностей - достигается тем, что в устройство введены конденсатор 14 и третий транзистор 12противоположного типа проводимости, который через первый резистор II и третий диод 10 подключен к первому выводу управляющей обмотки 5 трансформатора тока 1, второй вывод которой через конденсатор 14 соединен с общей шиной, а через второй резистор 13- с-выходом источника постоянного напряжения 8. При отрицательном управляющем сигнале на входном выводе 16 открыты транзисторы 12, 15 и к управляющей обмотке 5 приложено напряжение, соответствующее открытому состоянию регулирующего элемента 3, который за счет токовой положительной обратной связи обмотки 4 находится в состоянии насьпцения. При положительном управляющем сигнале открыт транзистор.7, и конденсатор 14 разряжается через управляющую обмотку 5, обеспечивает форсированное рассасывание избыточных носителей из базы регулирующего элемента 4. 3 ил. |) (Л /Л СА:) (jO ел со. ел 4