Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение быстродействия защиты и упрощение.

На чертеже представлена функциональная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит силовой трансформатор 1, имеющий первичную обмотку 2, подключаемую к источнику переменного напряжения прямоугольной формы, например инвертору выпрямленного напряжения про- мыщленной сети, вторичную обмотку 3, подсоединенную через силовой выпрямитель 4 к входу регулятора 5, выполненного по схеме управляемого однотактного импульсного конвертора на силовом транзисторе 6, выход регулятора 5 соединен с выходными выводами для подключения нагрузки 7. ШИМ-модулятор 8 выполнен по схеме дифференциального усилителя на транзисторах 9 и 10 с эмиттерной связью на резисторе 11, к входам которого подсоединены источник 12 опорного напряжения и выходные выводы стабилизатора через измерительный элемент 13, а выход - через формирователь 14 управляющих импульсов к управляющему входу регулятора 5 - базе силового транзистора 6 регулирующего элемента, формирователь 15 пилообразного напряжения с резистором 16 на выходе соединен через конденсатор 17 с объединенными эмиттерами транзисторов дифференциального усилителя ШИМ-модулятора, вход формирователя 15 - с обмоткой 18 силового трансформатора 1, узел защиты от перегрузок состоит из датчика 19 тока и вновь введенного транзистора 20, подключенного коллектором и эмиттером к аналогичным выводам одного из транзисторов ШИМ-модулятора, а базой соединенного с выходом датчика тока, измерительный элемент которого включен последовательно в силовую цепь регулирующего элемента регулятора 5. Датчик 19 тока может быть выполнен также на базе трансформатора тока с выпрямителем, нагруженным на балластный резистор, в этом случае его выход может быть подключен к точкам а и б. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. Транзистор 10 с резистором 11 ШИМ- модулятора 8 образуют эмиттерный повторитель, на вход которого поступает часть выходного напряжения стабилизатора с измерительного элемента 13, представляющего собой резисторный делитель напряжения. На это напряжение, выделенное на резисторе И, накладывается пилообразное напря - жение формирователя 15 через проходной конденсатор 17. Полученное суммарное напряжение на резисторе 11 сравнивается с напряжением опорного источника 12, в результате чего в цепи коллектора транзистора 9 возникает последовательность трапецеидальных импульсов с частотой следования, равной частоте пилообразного напряжения формирователя 15. Данная последовательность импульсов преобразуется формирователем 14 в последовательность прямоугольных импульсов, обеспечивающих периодическое отпирание транзистора 6 со скваж. ностью, необходимой для поддержания выходного напряжения регулятора 5 на заданном уровне, т. е. имеет место режим стабилизации напряжения. При этом выходное напряжение датчика 19 тока меньше по модулю напряжения на резисторе 11,

поэтому транзистор 20 заперт, узел защиты от перегрузки не оказывает влияния на работу стабилизатора.

Формирователь 15, преобразующий переменное прямоугольное напряжение обмотки 18 трансформатора 1 в пилообразное

0 напряжение, позволяет обеспечить такой режим работы транзистора 6, когда его периодическое включение имеет место в каждом полупериоде напряжения на обмотке 2 и его длительность во времени меньше

5 этого полупериода, поэтому отпадает надобность в фильтре на выходе выпрямителя 4.

При возникновении перегрузки по току на выходе стабилизатора выходное напряжение датчика 19 тока становится больше по мо0 дулю напряжения на резисторе 11, отпирается транзистор 20, вызывая через его участок коллектор - эмиттер и резистор 16 подзаряд конденсатора 17. Приращение постоянной составляющей напряжения на этом конденсаторе приводит к увеличению скваж5 ности импульсов на выходе ШИМ-модулятора, что ведет к увеличению скважности переключения транзистора 6. Выходное напряжение стабилизатора падает, а его ток нагрузки ограничивается на уровне, устанавливаемом переменным резистором датчи0 ка тока, при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до короткого замыкания имеет место режим стабилизации тока. После снятия перегрузки режим стабилизации напряжения автоматичес- с ки восстанавливается.

Напряжение на конденсаторе 17 приближенно равно напряжению на опорном источнике 12 независимо от значения нагрузки стабилизатора (от режима холостого хода до режима номинальной нагрузки), поэтому для Q исключения перегрузки по току в силовой цепи регулирующего элемента при внезапном возникновении короткого замыкания на его выходе достаточно увеличить скачком напряжение на несколько десятков милливольт на последовательно соединенных кон5 денсаторе 17 и резисторе 16, что практически легко выполнить независимо от значения емкости конденсатора 17. Это обстоятельство обуславливает высокое быстродействие защиты стабилизатора при скачкообразном изменении его нагрузки в широком диапазоне - от холостого хода до короткого замыкания.

Таким образом, благодаря введенным средствам обеспечивается повышение быстродействия защиты от перегрузок по току и упрощается схема защиты.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулятор, выполненный по схеме управляемого импульсного транзисторного конвертора и подключенный входом к силовому выпрямителю, а выходом - к выходным выводам для подключения нагрузки, ШИМ-модулятор в виде дифференциального транзисторного усилителя с эмиттерной связью, входы которого по отдельности подключены к источнику опорного напряжения и через измерительный элемент к выходным выводам, а выход - к управляющему входу регулятора через формирователь прямоугольных импульсов управления, формирователь пилообразного напряжения узел защиты от перегрузок с датчиком тока, измерительный элемент которого включен последовательно в силовую цепь регулятора, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия защиты и упрощения, в него введены транзистор и конденсатор, при этом база транзистора подключена к выходу узла защиты, коллектор и эмиттер - к аналогичным выводам одного из транзисто- 5 ров дифференциального усилителя ШИМ-мо- дулятора, объединенные эмиттеры транзисторов которого соединены через указанный конденсатор с выходом формирователя пилообразного напряжения.

0

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение быстродействия защиты и упрощение. При перегрузке по току отпирается транзистор 20, обеспечивая под- заряд конденсатора 17, вследствие чего увеличивается скважность импульсов включения транзистора 6. Быстроде/Ествие защиты обеспечено малым уровнем изменения напряжения на резисторе 16 и конденсаторе 17. 1 ил. (Л со со со ел to vj