Импульсный стабилизатор постоянного разнополярного напряжения Советский патент 1989 года по МПК G05F1/56 G05F1/585 

H ioGptn с Hiu о гноси гся к электро- rt XiniKG и может б.лгь испольчоиано в различных электронных устройствах с дифференциальной нагрузкой, требующих два разиополярных источника с обшей шиной, в частности разрабатынае- мых с применением интегральных one- рацион шх усилителей и некоторых типов микронроцессоров.

Целью изобретениЯо является повышение КПД нри увеличении выходных токов и расширение диапазона регулировки выходного напряжения отрицательной полярности.

На чертеже представлена принцигш- альная электрическая схема импулвсно го стабилизатора постоянного разнопо- лярного напряжения,

Стабилизатор содержит первый транзисторный ключ , подключенный коллек тором к входному выводу, генератор 2 в ыход которого подключен к аноду первого разделительного диода 3, катод которого соединен с катодом второго разделительного диода 4, анод которого подключен к положительному выходному выводу, управляющий генератор 5 два делителя 6, 7 напряжения, выходы которых подключены к входам nepjjoi O и второго г ервключающих транзисторов 8, 9, подключенных чоллектора ш к соответствующим входам управлнемог о генератора 5, а эмииттерами - к общей шине. Делители 6 и 7 напряжешы включены между общей точной раздели тельных диодов 3, 4 и общей шиной, Параллельно положительному выходу стабилизатора включены первый фильт- рирующий корщенсатор 10, первый источник 1 1 опорног о напряжения и первый чувстви т())ый элемент 12, Выходы источника 11 опорного напряжения и чувствительного злемента 12 подключены к входам первого сумматора 13, вход которого через первый компаратор 14 соединен с входом третьего переключающего транзистора 15, подключенного параллельно выходу первого делителя 6 напряжения. Один выход управляемого генератора 5 через вый согласукчдпй усилитель 16 соединен с входом перного транзисторного ключа 1 , нторс)й выход управляемого генератора 5 череч второй согласующий ус.илитсл) 17 соединен с входом второго транчисто;ч1ог о ключа 18, силовые Bbixo;U)i KCT(ii(-n Ч1;.чн1че ы параллельно выходу игршм (1)1 рмирующоп п,епи 19,

между входом и пыхс дом которс й включен ограничитель)1ый дроссель 20, входя uuie в состав формирующей цепи последовательно соединен1С 1е перезарядный конденсатор 21 и первый коммутирующий диод 22 подключены параллельно ее выходу, причем катод первого коммутирующего диода 22 1 одключен к об0 щей шине. Второй коммутирующий диод 23 катодом подключен к входу первой формирующей цепи 19, к которому подключен также эмиттер первого транзисторного ключа, а анодом - к общей

5 точке перезарядного конденсатора 21 и первого коммутирующего диода 22, а также к входу второй формирующей цепи 24, состоящей из последовательно соедипен Ш1х ограпичительного дрос0 селя 25 и второго фильтрующего конденсатора 26, подк тпочспного пара.ггле- льно выходу второй формирующей цепи и отрицательному выходу стабилизатора, к которому подюпочены также второй чувствительный элемент 27 и второй источник 28 опорного напряжения. Выходы чувствительного элемента 27 и источника 28 опорного напряжения второй сумйатор 29 подключены

к входу второго 1 омпаратора 30, выход которого подключен к входу второго переключающего трапзистора 9. Третий и раи зисторный ключ 31 подключеп коллектором к входному выводу, эмитте5 ром через oгpa шчитeльный дроссель

32 к положительному выходному выводу, а управляющим входом через третий сог- усилитель 33 к первому выходу управляемого генератора 5, Тре0 тий коммутирующий диод 34 катодом подключен к общей точке эмиттера третьего транзисторного ключа 31 и ограничительного дрс1сселя 32, а анодом - к общей шине,

5Импульсный стабилизатор работ 1ет

следующим образом.

Стабилизация выходных напряжений осуществляется путем импульсного управления транзисторными ключами 31,

Q 18, обеспечивающим переменный заряд фильтрируюцих конденсаторов 10 и 21 до уровней стабилизации. Пусть в первый момент транзисторные ключи 1 и 31 открыты, а ключ 18 закрыт. Ток от

5 входной цепи через открытый третий трапзисторшяй ключ 31, обмотку ог- раничител ьного дросселя 32 обеспечи. зает -заряд фильтрукхцего конденсатора 10 до уровня, стабилизации, который

определя1УГ(:л источником 1 1 oiiopuorf) напряжения, идионременио идет :1аряд перезарядного конденсатора 21 черен открыт1 1й тр Пписторш.1Й ключ 1, дрос сель 20 и коммутирук111и1Й диод 22, Так как заряд емкосТи нерез аря -нсл-о к--н- денсатора 21 (зсуществляс тся на холостом ходу, то уровень ei u заряда возрастает значительно быстрее уров- ня конденсатора 10, напряжение на ко т ором замеряется чувствительным элементом 12, и при достижении уровня стабилизации сигна п рассогласования, выделяемый на выходе сумматора 13

через компаратор 14 и третий переключающий транзистор 1 ii, шунтирует выход делителя 6 напряжения и вход первого переключающего транзистора 8, что вызывает запирание последне- го и переключение управляемог о генератора 5 Б новое состоя1гие, при котором он обеспечивает через согласующие усилители 33 и 16 запирание транзисторных ключей 1 и 31, а через со- гласующий усилитель 17 - отпирание транзисторного кюча 18, При этом энергия, накопленная в дросселе 32, через коммутирующий диод 34 обеспечивает подпитку ф Ш1-трирующего конден сатора 10, Энергия, на. пленная в перезарядном конденсаторе 21, обеспечивает заряд фильтриругацего конденсатора 26 и запас энергии в дросселе 25 кроме того, энергия, накопленная в

ограничительном дросселе 20, обеспечивает подпитку конденсатора 21 и конденсатора 26 через дроссель 25, Уровень напряжения на конденсаторе 26 замеряется чувствительным элементом 27, сравнивается с напряжением источника 28 опорного напряжения и через сумматор 29 и компаратор 30, воздействуя через делитель 7 и переключающий транзистор 9, вызывает переклю чение управляемого генератора 5 в исходное положение, который переключает в закрытое состояние транзисторный ключ 18 и в открытое состояние ключи 31 и 1, Далее циют работы повт-о- ряется. Генератор 2 служит для обеспечения в режиме запуска питанием через разделительный ди(д 3 управляемого генератора 5, который затем переключается в режим питания от вы- кода положительной полярности через диод 4, С п)М(1Щью генератора 24 разделительных диодов 3, 4 обеспечивается также работа делителей 6, 7 напряжения и режиме запуск и и режиме питания от положительного пого вывода.

КГЩ устройства Пс)иып1а1 тся при увеличении выходног О токл (ВЫХС1/1НПЙ мощности), так как раздслсшл iiyi n хождения электрической энергии от первичного источника к потребителям выходных напряжений положител тной и отрицательной полярности, что облегчает режим работы силовых транзисторных ключей и входных дросселей, умен щая рассеиваеьгую в них электри 1ескую

энергию,

I

Разъединение цепей заряда фильтрующего конденсатора 10 положительной полярности и перезарядного конденсатора 21 обеспечивает возможност заряда последнего за время открытых транзисторных ключей 1 и 31 на холостом ходу практически до напряжения первичного питания, что расширяет возможные пределы выходного напряжения отрицательного канала, независимо от величины напряжения положительного канала, что существенно расщиря ет функциональные возможности устроства,

Уменьщение токов через силовые , транзисторные ключиI и 31 увеличивает их эксплуатационную надежность, кроме того, для их реализации могут быть выбраны транзисторы с меньщими значениями выходных токов, что ведет к уменьшению габаритов ключей и стабилизатора в целом, Менее мощные транзисторы, как правило, имеют меньшую стоимость, что ведет к снижению стоимости всего стаби.чизатора в целом.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного разнополярного напряжения, содержащий первый транзисторный ключ, коллектор которого подклк1чен к входному выводу, а эмиттер - к входу первой формирующей цепи, состоящей из первого ограничительного дросселя, перезарядного конденсатора и первого коммутирующего диода, причем первый ограничительный дроссель включен между входом и выходом этой цепи, а перезарядный конденсатор и первый коммутирующий диод, соединенные последовательно, подключе(Ы параллельно

ее выходу, при этом катод первого коммутирующего диода соедине1г с общей шиной, второй коммутирующий диод, катодом подключенный к входу первой формирующей цепи, а анодом - к общей точке перезарядного конденсатора и первого коммутирующего диода, первый фильтрующий конденсатор, включенный между положительным выходным выводом и общей шиной, вторюй транзисторный , ключ, силовые выводы которого подключены параллельно выходу первой формирующей цепи, вторую формирующую цепь, включающую второй фильтрующий конденса тор, соединенный с ее выходом и включенный между отрицательным выходным выводом и общей щиной , вход второй формирующей цепи соединен с общей точкой первого и второго коммутирующих диодов и перезарядногь конденсатора, гене- р атор, выход которого под слючен к аноду первого раздельного диода, катод которого соединен с катодом второго разделительного диода, анодом подключенного к noлoжитeльнo гy выходному выводу, управляемый генератор, к первому и второму входам которого подключены коллекторы соответственно первого и второго переключающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с общей шиной, первый и второй выходы управляемого генератора подклк чет,1 соотБвтственно к входам первого и

второго согласующих усилителе, выходы

которых соединены с управляющиьш входами соответственно первого и второго транзисторных ключей, два делителя напряжения, включенных между общей точкой первого и второго разделительных диодов и общей шиной, выходы первого и jsTOpord делителей напряжения под1слю- чены соответственно к входам первого

2025 ,д --

;35

40

и второго переключающих транзисторов, два источника опорного напряжения и два чувствительных злеиента, подключенных попарно параллельно соответствующим выходШ11м выводам, выходы чувствительных элементов и источников опорного напряжения подключены к входам соответствующих первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго компараторов, причем выход первого компаратора подключен к входу третьего переключающего транзистора, силовые выводы которого включены параллельно выходу первого делителя напряжения, выход второго компаратора подключен к входу второго переключающего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повыше1шя КПД при увеличении нагрузки и расширения диапазона регулировки выходного напряжения отрицательной полярности в него введены третий транзисторный ключ, третий согласующий усилитель, третий коммутирующий диод и второй огрaimчительный дроссель, причем третий транзисторный ключ подключен коллектором к вход- выводу, эмиттером через второй ограничительный дроссель - к положительному выводу, а управляющим входом через третий согласующий усили- тель - к первому выходу управляемого генератора, третий кoм ryтиpyющий ди- од катодом подключен к общей точке эмиттера третьего транзисторного ключа и вторС ГО ограничительного дросселя, а анодом - к общей шине, кро ме того, вторая формирующая цепь снабжена третьим ограш1чительным дросселем, включенным между ее входом и выходом,

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных электронных устройствах с дифференциальной нагрузкой, требующих два разнополярных источника с общей шиной. Цель изобретения - повышение КПД при увеличении выходных токов и расширение диапазона регулировки выходного напряжения отрицательной полярности. Стабилизация выходных напряжений осуществляется путем импульсного управления транзисторными ключами 31 и 18, обеспечивающими попеременный заряд фильтрующих конденсаторов 10 и 21 до уровней стабилизации. Пути прохождения электрической энергии от первичного источника к потребителям выходных напряжений положительной и отрицательной полярности разделены, что облегчает режим работы транзисторных ключей 1 и 31 и дросселей 20 и 32, уменьшая рассеиваемую в них энергию. Передача энергии к потребителям через два ключа 1 и 31, работающих в оптимальном режиме, приводит к повышению КПД стабилизатора. Разъединение цепей заряда фильтрующего конденсатора 10 и перезарядного конденсатора 21 обеспечивает возможность заряда последнего за время открытых транзисторных ключей 1 и 31 на холостом ходу практически до напряжения первичного источника, что расширяет возможные пределы выходного напряжения отрицательной полярности. 1 ил.