Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть исно.тьзоваио при разработке вторичных источников питания в различных устройствах авт(5матики и вычислительной техники.

Цель изобретения - улучн1ение массо- габаритных ноказателей и расширение области нрименения за счет увеличения диапазона выходных параметров.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюпи1е eix) работу.

Импульсный стабилизатор постоянного напряисения содержит двухтактный ма1нит- но-транзисторный ключ, образованный гран- зисторами 1 и 2, дополнительны одно- тактный магнитно-транзисторный ключ 3 и первый грансформатор тока с первичными обмотками 4.1 и 4.2 и вторичными обмотками, которые в показанном на схеме варианте управления но базам транзисторов соединены н одну обмотку 4.3, имеющую средний вывод, которым она соединена со средним выводом второй первичной обмотки 4.2 трансформатора. Крайние выводы последней при этом соединены с эмиттерами гранзис- торов I и 2. Стабилизатор содернсит также второй трансформатор тока с первичными обмотками 5.1 и 5.2 и вторичной обмоткой 5.3, LCD-фильтр, образованный дросселем 6, диодом 7 и конденсатором 8, разделительный диод 9 и блок И) управления.

Первичные обмотки 4.1 и 5.1 трансформа торов тока подключены через резисторы 1 1 и 12 соответственно к вспомогательному источнику. Блок 10 управления состоит из двух каналов унравления последовательным ключом 1 2 и дополнительным ключом 3.

Первый кана.1 образован компаратором 13, элементом И 14, у11рав,1яемым му, 1Ь- тивибраюром 15, счетным григгером 16, одновибраторами 17 и 18 и формирователем 19 управляющего сигнала. Второй канал блока управления содержит элемент 2 20, одновибратор 21, элемент И 22 и формирователь 23 управ,:1ЯЮ1иего сигна,1а. 11ос;1ед)1иГ1 выполнен иа двух включенных между общей 1пиной и выводами формиро- вате, 1Я транзисторах и цепи из двух встречно включенных диодов, включенной между этими н;е выводами, средняя точка которой соединена с общей тиной. При этом база одного транзистора через элеме гг НЕ соединена с базо11 второго и образует вход фор- мировате,|и 23.

Стабилизатор juinoTaeT с,педующим образом.

Если выходное напряжение стабилизатора бо. цине напряжения задания, то компаратор 13 (|)ормирует с игнал логического пуля, которым через элемент И 14 блокируется работа управляемого мультивибратора 15.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Счетный триггер 16 находится в произвольном установивп1емся состоянии. Одновибра- торы 17 и 18 находятся в устойчивом сост(.янии и на их выходе присугствует уровень логической единицы, по которому формирователь 19 выдает сигнал иа отключение транзисторов 1 и 2 силового ключа.

Во втором канале блока 10 (но тому же уровню логической единицы на выходах одновибраторов 17 и 18) формируется на выходе элемента 2 НЕ-ИЛИ 20, выходах одновибратора 21 и элемента И 22 уровень логического ну.чя, но которому через формирователь 23 па выход блока 10 выдается второй управляющий сигпа,: на запирание транзистора 3.

Когда под действием тока нагрузки выходное 1 а11ря 1ам1ие стабилизатора становится меньшим, чем заданное, на выходе компаратора 13 появляется уровещ логической единицы, который совместно с единичными си1-палами с выходов одновибраторов 17 и 18 обеснечивает уровень логической единицы на выходе элемента И 14, разблоки- 1)уюни1Й мультивибратор 15. По первому импульсу мультивибратора 15 переключается счет1Ц)1Й триггер 16, что вызывает срабатывание одного из одновибраторов, например 17, который через формирователь 19 выдает си1-нал на открывание одного из транзисторов 1 (2) силового ключа, через элемент П 14 устанавливает мультивибратор 15 в исходное состояние и запускает (но заднему фронту этого сигнала) через элемент 2 НЕ ИЛИ одновибратор 21 второго канала унравлепия.

При ЭТОМ, если нанряжение на входе сгабилизат1)ра бо,, чем выходное, то ме1)ез дроссель В течет гок в нагрузку. Если за время имну.:1ьса о щовибратора 17 (18) нанряжение достигает заданного значения, то компаратор 13 своим выходпым сигналом блокирус через элемент И 14 мул1)- тивибратор 15 канал переходит в рен;им )жИл1аиия.

Е.сли за время открытого сосгояния транзисюра 1 (2) напряжение не достигает заданног о значения, либо дости1 ает, Hf) б1)1стро надает пиичс заданного (например, при пуске и, бо. нагрузке стабилизатора, либо ири очень незначительном цревыщении входного напряжения над выход)Н)1м), сразу по ок(Л1чании импульса одновибратора 17 (либо с малой паузой) срабатывает второй одновибрато;) 18. При этом открывается иа время квазиусто11чи- СОСТОЯНИЯ одиопибратора 18 второй гранзистор 2 (1) си.:и)но1 о к.чюча 1, а на время совладения импу. ПА-ов одновибрато- ров 18 и 2 (фиксируемое элементом И 22) по сигналу с формировате:1Я 23 тран- зисгор 3. При открытом состоянии этого транзистора происходит накопление энергии в .1,росселе 6 фил1/г1)а, которая ; ,атем, о окончании совпаде1И1я и занирания гранзистора 3, дополнительно постунает в нагрузку.

Как видно из диаграммы (фнг. 2), по мере снижения напряжения на входе стабилизатора происходит сближение импульсов одновибраторов 17 и 18 (увеличивается коэффициент заполнения силового ключа) и с момента времени t начинается постепенно увеличивающийся вклад транзистора 3 в стабилизацию выходного напряжения. С момента времени ti до J входное напряжение снижается настолько, что для поддержания выходного напряжения компаратор 13 формирует непрерывный запрос (уровень логической единицы), который, разблокировав схему И 14, обеспечивает формирование импульсов одновибраторами 17 и 18 без nay3,v-4To соответствует снлон1ному открытию силовых транзисторов 1 и 2. Транзистор 3 но выходному сигналу схемы И 22 открывается на полпое время длительности квазиустойчивого состояния одно- вибратора 21.

В момент времени /.i входное напряжение скачком увеличивается и выходное напряжение превышает заданное, импульсы эдновибраторов 17 и 18 раздвигаются и перестают накладываться на импульсы одно- вибратора 21 - ключ 3 выключается из работы.

Аналогично схема работает при набросе и сбросе нагрузки, мягко переходя из режима стаби.:и1зации с последовательным ключом в смешанный режим.

Таким образом, введе}1ием донолнитель- ного силового ключа и канала для его управления обеспечивается накопление донолпительной энергии в дросселе 6 фильтра, за счет которой при передаче в па- грузку достигается увеличение выходной моншости стабилизатора. При тех же выходных параме X стабилизатора уменьшаются массогабари n;.,ie характеристики фи;1ьтра.

Формула изобретения

Имну.1ьсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий двухтактный маг- нитно-транзисторщлй ключ, первым силовым выводом подключенный к входной клемме, а вторым силовым выводом подсоединенный к |ервым выводам дросселя и замыкаюпдего

диода, второй вывод которого подключен к обшей шине, и блок унравления, входом соединенный с выходной клеммой, а первым и вторым выходами подключенный к

крайним выводам обмотки управления токового трансформатора двухтактног о магнитно-транзисторного ключа, и включаюн1ий в себя подключенные к входному выводу указанного блока последовательно соединенные

компаратор с источником опорного напряжения, трехвходовый элемент И, управляемый мультивибратор и счетный триггер, выходы которого через первый и второй одновибраторы подсоединены к второму и третьему входам элемента И и соединены

с входами первого формирователя управляющего сигнала, выходы которого подключены к выходным выводам блока управления, причем средняя точка обмотки управления трансформатора тока двухтактного магпит- но-транзисторного ключа через первый токозадающий резистор подключена к вспомогательному источнику питания, а между выходной клеммой и общей тиной включен конденсатор, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритпых ноказателей и расширения области применения за счет увеличения диапазона выходных параметров, в него введен однотактный магнитно-транзисторный ключ, силовымн выводами включенный между обп1ей шиной и вторым выводом дросселя, соединенным через введенный разделительный диод с выходной клеммой, а блок управления дополнительно снабжен носледовательно включенными элементом 2 ИЕ-П,ПИ и третьим одновибратором, а также двухвходовым элементом И и вторым формирователем унравляющего сигнала, выходы которого подсоединены к дополнительным выходным выводам блока управлепия. которые нрисс)е- динены к крайним выводам обмотки управления одпотактпого магнитно-транзисторного ключа, средний вывод которой через второй введенный токозадающин резистор подсоединен к вспомогательному источнику im- тания, причем входы элемента 2 HI: 11,111 нодсоединены к выходам нерного и второгч) одновибраторов, входы двухвходового э.чемента И подсоединены соответственно к входу и выходу третьего одновибратора. а его выход подключен к входам второго формирователя управляющего сигнала.

U

USM 17

1 П П П h Г

t

П П П

UffM fd

П П П П

ивы 21

П ААЛАПГ

П

П П

м

Ш П П П

иВых Э

ппппппп

жлииш

г / 2 t3

Фиг Z

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может найти применение при разработке систем электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры. Пель.ю изобретения является улуч- П1ение массогабаритных показателей и рас- птрение области применения импульсного стабилизатора постоянного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор, содержапшй последовательпый двухтактный магнитно-транзисторный ключ, LCD-фильтр и блок управления 10, введены однотактные магнитно-транзисторные ключи 3 и 5 и разделенный диод 9, включенный между выходной клеммой и обп1ей точкой дросселя 6 и одного вывода транзистора однотактного магнитно-транзисторного ключа. Блок управления 10 снабжен дополнительным каналом, включаюп1им последовательно соединенные элемент 2 НЕ-ИЛИ 20, одновибратор 21, элемент И 22 и формирователь управляюп1их импульсов 23. Выход формирователя 23 соединен с управляющим входом однотактного магнитно-транзисторного ключа. При снижении выходного напряжения стабилизатора ниже заданного, если за фиксированное время насыщенного состояния одного транзистора 1 или 2 двухтактного магнитно-транзисторного ключа выходное напряжение не достигнет заданного, формирователь 23 включает транзистор 3, обеспечивая вольтдобавочный режим работы стабилизатора. 2 ил. «О (Л П со со СХ) 00