Стабилизатор напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических величин, и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьппение надежности и улучшение выходных параметров путем автоматического переключения с ключевого на линейньш режим работы и наоборот.

На фиг. 1 приведена схема устройства с автоматическим блоком переключения, управляемым внешним сигналом; на фиг. 2 - схема устройства с управлением внешним сигналом.

Устройство содержит регулирующий элемент 1 с управляющим 2 и регулирующим 3 транзисторами, конденсатор 4, коммутирующий диод 5, накопительный дроссель 6, блок 7 управления, содержащий транзистор 8, делитель 9 напряжения, стабилитрон 10, резистор 11, а также резистор 12.

Регулирующий элемент 1 с управляющим 2 и регулирующим 3 транзисторами входом соединен с входной клеммой устройства, а выходом - с то чкой соединения первого вывода конденсатора 4, коммутирующего диода 5 и -входа накопительного дросселя 6. Выход дросселя 6 подключен к выходной клемме устройства, а первый управляющий вьшод регулирующего элемента 1 соединен с выходом блока 7 управления. Вход блока 7 управления подключен к выходу устройства, при этом между вторым управляющим выводом регулирующего элемента 1 и общей шиной включен резистор 12.

В отличие от известного предлагаемое устройство содержит блок 13 пе- реключения состоящий из дросселя 6 с введенной вторичной обмоткой 14, выпрямителя 15, фильтра 16 и реле 18 с обмоткой и контактами 18 - 20. Блок 13 переключения включен последовательно с выходом регулирующего элемента 1, выводы управления блока 13 переключения подключены к обмотке реле 17, через контакты 18 реле первый вывод делителя 9 блока 7 управления соединен с минусовой клеммой стабилизатора, через контакты 19 минус коммутирующего диода 5 - с плюсовой клеммой стабилизатора, через контакты 20 второй вывод конденсатора 4 подключен к второму управля

5

0

5

0

35

0

45

SO

55

ющему выводу регулирующего элемента 1 и коллекторному выводу транзистора 8 блока 7 управления..

Вторичная обмотка дросселя 14 соединена с выпрямителем 15, вывод которого через фильтр 16 подключен к обмотке реле 17.

Устройство работает следующим образом.

В двухобмоточном дросселе 6 первичная обмотка испол ьзуется в качестве накопительного дросселя, как и в известном устройстве, а вторичная обмотка 14 служит источником энергии в датчике тока блока 13 переключения. Переключение регулирующего элемента 1 из ключевого режима в линейный и наоборот производится под действием управляющего напряжения, поступающего на обмотку реле 17, т.е. с блока 13 переключения автоматически в зависимости от тока, протекающего через первичную обмотку накопительного дросселя 6, согласно заданным техническим требованиям на устройство.

При изменении тока, протекающего через первичную обмотку 6, изменяется переменное индуктируемое напряжение на вторичной обмотке 14. Выпрямленное в выпрямителе 15 и отфильтрованное в фильтре 16 напряжение поступает на обмотку реле 17.

При больших токах блок 13 переключения запитывает обмотку реле 17, а так как контакты реле находятся в нормально замкнутом состоянии, конденсатор 4 и диод 5 задействованы, в блоке 7 управления используется необходимая часть делителя 9. При этом стабилизатор напряжения работает в ключевом режиме.

Управляющий 2 и регулирующий 3 транзисторы регулирующего элемента 1 вместе с конденсатором 4 образуют одноемкостньй мультивибратор. Стабильность выходного напряжения обеспечивает блок 7 управления, содержащий усилитель обратной связи, выполненный на транзисторе 8, и источник опорного напряжения (резистор 11 и стабилитрон 10). Напряжение, поступающее с части делителя 9 напряжения, сравнивается с напряжением источника опорного напряжения.

Необходимый уровень пульсаций выходного напряжения обеспечивает фильтр - накопительный дроссель 6, выходной конденсатор. При этом коммутирующий диод 5 через размыкающие контакты 20 реле подключен к плюсовой клемме устройства, а конденсатор 4 через контакты 20 реле - к базовому выводу регулирующего элемента 1. Частота переключения мультивибратора задается временем заряда и разряда конденсатора 4. Резистор 12 служит для необходимого смещения рабочей точки по вольт-амперной характеристике транзисторов регулирующего элемента 1.

Когда конденсатор 4 разряжен, управляющий транзистор 2 регулирующего элемента 1 открыт, а регулирую- 1ЦИЙ транзистор 3 регулирующего элемента 1 закрыт, мультивибратор находится в таком состоянии до тех пор, пока заряжается конденсатор 4, Он заряжается по цепи: плюс источника, выходной конденсатор устройства, дроссель 6, конденсатор 4, резистор в цепи коллектора транзистора 8 блока 7 управления, база - эмиттер транзистора 8 блока 7 управления, минус источника.

При заряде конденсатора 4 управ- ЛЯЮ1ДИЙ транзистор 2 регулирующего элемента 1 переходит из области насыщения в активную область, при этом сигнал на входе после усиления мультивибратором через конденсатор 4 опять попадает на вход. Происходит лавинообразный процесс опрокидывания при котором управляющий транзистор 2 регулирующего элемента 1 закрывается а регулирующий транзистор 3 открывается, а конденсатор 4 начинает разряжаться по цепи: конденсатор 4, дроссель 6, выходной конденсатор устройства, стабилитрон 10 блока 7 управления, эмиттер - коллектор транзистора 8 блока 7 управления, резистор в цепи коллектора транзистора 8 блока 7 управления, конденсатор 4.

При достижении нулевого потенциала на конденсаторе 4 управляющий транзистор 2 регулирующего элемента 1 выходит из области запирания в активную область, после чего происходит снова процесс опрокидьшания, в конце которого управляющий транзистор 2 регулирующего элемента 1 открыт, а регулирующий транзистор 3 закрыт.

Опрокидывание мультивибратора приводит к появлению переменного напряжения на дросселе 6, который отпирает транзистор 8 усилителя обратной

0

5

0

5

связи, осуществляющий упранление током базы регулирующего транзистора 3. Таким образом, достигается коммутация с частотой работы мультивибратора мощности регулирующего транзистора 3 регулирующего элемента 1 и стабилизация выходного напряжения устройства также, как и в известном устройстве. 1

При уменьщении тока нагрузки до заданного значения происходит переключение в линейный режим работы. При этом уменьщается индуктируемое напряжение во вторичной обмотке 14 дросселя 6, а также уменьщается выпрямленное в выпрямителе 15 и отфильтрованное в фильтре 16 напряжение, поступающее на обмотку реле 17. При этом под действием блока 13 переключения реле 17 срабатывает и размыкает контакты 18-20, отсоединяя конденсатор 4, диод 5 и резистор делителя блока 7 управления. В этом случае задействованы только регулирующий элемент 1, дроссель 6 (первичная обмотка) датчика 13 тока и блок 7 управления.

При работе стабилизатора в линейном режиме напряжение, снимаемое с делителя 9, сравнивается с опорным напряжением, усиливается в блоке 7 управления и с управляющего вывода (коллекторный вывод транзистора 8) блока 7 управления в противофазе поступает на регулирующий элемент 1. В зависимости от напряжения, поступающего с блока 7 управления, регулирующий элемент 1 приоткрывается или подзакрьшается.

Падение напряжения на регулирующем элементе 1 в связи с этим меняется и напряжение на выходе стабилизатора поддерживается постоянным с g заданной точностью. Дроссель 6 и выходной конденсатор устройства используются для сглаживания пульсаций выходного напряжения. При наступлении заданного режима больших токов процессы происходят в обратном порядке и устройство автоматически возвращается к работе в ключевом режиме.

При работе устройства с упрарлени- ем внешним сигналом используется схема, приведенная на фиг. 2.

Когда наиболее рациональным является использование линейного режима работы стабилизатора вместо ключемр- го и необходимо применять сгаби. тичл0

5

0

0

5

тор с другим выходным напряжением, в блок 13 переключения подается по команде управляющее напряжение. Транзистор 2 блока 13 переключения (фиг. 2) открывается и поступающее напряжение запитывает обмотку реле 17 блока 13 переключения, при этом контакты 20 реле 17 блока 13 переключения размыкаются и отсоединяют конденсатор 4 от управляющего вьшо- да (коллекторный вывод транзистора 8 блока 7 управления. Отсоединяются контакты 18 реле 17 блока 13 переключения, замыкающие один из резис- торов делителя, а контакты 19 отсоединяют диод 5 от положительной клеммы устройства.

Аналогично производится переклю- чение с линейного на ключевой режим работы, но процесс переключения происходит в обратном порядке.

Формула изобретения

1. Стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент с управляющим и регулирующим транзисторами, вход которого соединен с вход- ной клеммой, а выход соединен с точкой соединения первого вывода конденсатора, первого вывода коммутирующего диода и входа накопительного дросселя, выход которого подключен к выходной клемме, первый управляющий вывод регулирующего элемента соединен с выходом блока управления, включающего в себя делитель напряже-

ния, вход которого подключен к выход- 40 транзистора и общей шине, коллектор

ным клеммам, при этом между вторым управ-пяющим выводом регулирующего элемента и общей шиной включен резистор, о тл,ичающий ся тем, что, с целью повышения надежности и

улучшения выходных параметров путем обеспечения автоматического переключения с ключевого на линейный режим работы и наоборот, введены блок переключения и реле с тремя парами контактов, причем управляющие выводы блока переключения подключены к обмотке реле, при этом первый вывод делителя напряжения блока управления через первую naf)y контактов реле соединен с минусовой выходной клеммой, через вторую пару контактов второй вывод коммутирующего диода соединен с плюсовой выходной клеммой, а через третью пару контактов второй вывод конденсатора подключен к первому управляющему выводу регулирующего элемента.

2.Стабилизатор по п.1, о т л и - чающийся тем, что блок переключения выполнен в виде датчика тока, выполненного на двухобмоточном дросселе, выход которого подключен через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр с выходом блока переключения, а датчик тока включен между выходом регулирующего элемента и минусовой выходной клеммой.

3.Стабилизатор по п.1, о т л и - чающийся тем, что блок переключения выполнен в виде транзистора и двух резисторов, причем один вывод первого резистора соединен с первым выводом для подключения источника сигнала управления, другой вывод первого резистора подключен к базе транзистора непосредственно и через второй резистор к эмиттеру

транзистора соединен с первым выходным вьшодом блока переключения, второй выходной вывод которого подключен к второму выводу для подключения источника сигнала управления.

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности и улучшения выходных параметров путем обеспечения автоматического переключения с ключевого на линейный режим работы и наоборот. При уменьшении тока нагрузки уменьшается напряжение на дросселе 6, что приводит к уменьшению напряжения на обмотке реле 17. Контакты 18-20 размыкаются и отсоединяют конденсатор 4, диод 5 и резистор 9. В результате работает только регулирующий элемент 1, а стабилизатор напряжения работает в линейном режиме. При увеличении тока процесс переключения происходит в обратном порядке. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ее 4 00 со ( со