Импульсный стабилизатор постоянного напряжения с повышением и понижением входного напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания радиоэлектронной аппаратуры стабилизированным напряжением постоянного тока.

Целью изобретения является повышение КПД при одновременном повышении устойчивости.

На чертеже приведена схема импульсного стабилизатора с повышением и понижением входного напряжения.

Импульсный стабилизатор с повышением и понижением входного напряжения содержит дроссель 1 с первой 2 и второй 3 обмотками, выходной конденсатор 4, разделительный диод 5, повышающий регулирующий транзистор 6, понижающий регулирующий транзистор 7,

вольтодобавочный конденсатор 8, реку- перационный диод 9, диод 10, модулятор 11 ширины импульсов, состоящий из источника 12 опорного напряжения, компараторов 13 и 14. В импульсном стабилизаторе с повышением и понижением входного напряжения дроссель 1 соединен началом первой обмотки 2 с входным выводом, а конец второй обмотки 3 дросселя 1 подключен к выходному выводу и одному выводу выходного конденсатора 4. Конец первой обмотки 2 дросселя 1 соединен с анодом разделительного диода 5 и коллектором повышающего регулирующего транзистора 6. Катод разделительного диода 5 соединен с эмиттером понижающего регулирующего транзистора 7 и с положительСПСП

со со о ю

1

1

2

ным выводом вольтодобавочного конденсатора 8. Вторая обмотка 3 дросселя 1 подключена началом к коллектору понижающего регулирующего транзистора 7 и к катоду рекуперационного диода 9. Общая шина соединена с эмиттером повышающего регулирующего транзистора 6, анодом диода 10, а также с другим выводом выходного конденсатора 4. В модуляторе 11 ширины импульсов выходы источника 12 опорного напряжения подключены к первым управляющим входам компараторов 13 и 14. Выход компаратора 13 соединен с базой повышающего регулирующего транзистора 65 а выход компаратора 14 - с базой понижающего регулирующего транзистора 7 Вторые управляющие входы компараторов 13 и 14 соединены соответственно с входным и выходным выводами конденсатора 4„ По цепи питания модулятор 11 ширины импульсов подключен через маломощный линейный стабилизатор напряжения (не показан) 2 к входным выводам. В качестве компараторов 13 и 14 могут быть применены микросхемы типа , а источник опорного напряжения может быть построен на основе микросхемы К561ЛН1.

Импульсный стабилизатор с повышением и понижением входного напряжения работает следующим образом.

Длительность открытого состояния понижающего регулирующего транзисто ра 7 изменяется с изменением длительности импульсов управления, поступающих на базу этого транзистора с выхода компаратора 14 модулятора 11 ширины импульсов. Во время закрытого состояния понижающего регулирующего транзистора 7 входное напряжение поступает на выходной конденсатор 4 и на нагрузку через первую обмотку 2 дросселя 1, разделительный диод 5, вольтодобавочный конденсатор 8, реку- перационный диод 9 и вторую обмотку 3 дросселя 1. При этом происходит заряд вольтодобавочного конденсатора 80 За счет энергии накопленной в дроссе ле 1 на интервале насыщенного состояния понижающего транзистора, при открывании понижающего регулирующего транзистора 7 первоначально напряжение заряженного конденсатора поступа- ет на нагрузку через этот транзистор, вторую обмотку 3 дросселя 1 на Диод 10. По мере разряда конденсатора 8 увеличивается амплитудное значение то

-

10

15

20

2540у-80се-50 яа- 55 р, то30

35

45

ка через обмотку 2 дросселя 1 от источника питания. При закрывании понижающего регупирующего транзистора 7 процессы в схеме повторяются и энергия, запасенная в обмотках 2 и 3 дросселя 1s передается в нагрузку через вольтодобавочный конденсатор 8, разделительный диод 5 и рекуперацион- ный диод 9, на коллекторе понижающего регулирующего транзистора 7 формируется ступенька вольтодобавочного напряжения, на выходном конденсаторе 4 - напряжение, величина которого меньше входного напряжения.

Длительность открытого состояния повышающего регулирующего транзистора 6 определяется длительностью управляющих импульсов, поступающих на его базу с выхода компаратора 13 модулятора 11 ширины импульсов. Во время открытого состояния повышающего регулирующего транзистора 6 происходит накопление энергии в обмотке 2 дросселя 1, которая затем при закрывании повышающего регулирующего транзистора 6 передается на выходной конденсатор 4 и нагрузку через разделительный диод 5, вольтодобавочный конденсатор 8, диод 9, вторую обмотку 3 дросселя 1 во время закрытого состояния понижающего регулирующего транзистора 7 и непосредственно через этот транзистор при его открытом состоянии. Напряжение на обмотках дросселя 1 оказывается сложенным с напряжением источника питания, и на выходном конденсаторе 4 (на нагрузке) формируется напряжение, величина которого больше входного.

Длительность управляющих импульсов на выходе компараторов 13 и 14 определяется разностью напряжений, поступающих на первые управляющие входы от источника 12 опорного напряжения , формирующего напряжение пилообразной формы, а на вторые управляющие входы - соответственно с входных выводов подключения источника питания и с нагрузки.

При изменении входного напряжения от минимального до равного выходному стабилизируемому длительность открытого состояния регулирующего повышающего транзистора 6 уменьшается согласно изменению входного напряжения, т.е. повышение и предварительная стабилизация выходного напряжения осуществляется повышающим регулирую-i шим транзистором 6 - стабилизатором

напряжения параметрического типа, а понижающий регулирующий транзистор 7 осуществляет стабилизацию напряжения на нагрузке с заданной точностью по схеме стабилизаюра напряжения компенсационного типа.

Таким образом, повышающий регулирующий транзистор 6 закрыт при входном напряжении,больше выходного, а понижающий регулирующий транзистор 7 полностью открыт при входном напряжении, меньшем стабилизируемого выходного, поэтому коммутационные по

входом понижающего транзистора, второй выходной вывод подключен к управляющему входу повышающего транзистора, а общий вывод подсоединен к общей шине, причем модулятор ширины импульсов включает в себя два компа- раторз, первый вход первого из которых подключен к первому входному выводу модулятора ширины импульсов, а второй вход подсоединен к выходу источника опорного напряжения, выход второго компаратора соединен с вторым выходным выводом повышающего

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение КПД и устойчивости. Повышающий регулирующий транзистор 6 управляется от компаратора 13, осуществляющего изменение длительности управляющих импульсов в функции изменения входного напряжения. Понижающий регулирующий транзистор 7 управляется компаратором 13, осуществляющим сравнение выходного напряжения с напряжением источника эталонного напряжения 12. При запертом состоянии понижающего транзистора 7 током обмоток дросселя 1 происходит заряд вольтодобавочного конденсатора 8. После насыщения понижающего регулирующего транзистора 7 вольтодобавочный конденсатор 8 разряжается на нагрузку, и происходит накопление энергии в обмотках дросселя 1. 1 ил.

тери мощности в нем отсутствуют. Kpo-j5 транзистора, отличающийся

тем, что, с целью повышения КПД при одновременном повышении устойчивости, в него введены вольтодобавочный конденсатор и диод, дроссель снабжен второй обмоткой, а модулятор ширины импульсов снабжен вторым входным выводом, причем свободный вывод первой обмотки дросселя соединен с входным выводом, вторая обмотка дросселя соединяет катод рекуперационного диода с выходным выводом, катод разделитель ного диода подключен к эмиттеру понижающего регулирующего транзистора и к положительному выводу вольтодоба- вочного конденсатора, отрицательный вывод этого конденсатора соединен с анодом рекуперационного диода и катодом диода, анодом подключенного к общей шине, выход первого компаратора модулятора ширины импульсов соединен с его первым выходным выводом, а входы второго компаратора модулятора ширины импульсов связаны соответственно с источником опорного напряжения и вторым входным выводом модулятора ширины импульсов, подключенным к входному выводу.

ме того, величина коммутируемого тока через понижающий регулирующий транзистор 7 уменьшается за счет образования цепи питания нагрузки во время его закрытого состояния через вольтодобавочный конденсатор 8, что и позволяет повысить КПД устройства.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения с повышением и понижением входного напряжения, содержащий понижающий регулирующий транзистор, дроссель, выходной конденсатор, рекуперационный диод, катодом соединенный с коллектором понижающего регулирующего транзистора, повышающий регулирующий транзистор, соединяющий общий вывод первой обмотки дросселя и анода разделительного диода с общей шиной и первым выводом выходного конденсатора, второй вывод которого подключен к выходному выводу, модулятор ширины импульсов, первый входной вывод которого подключен к второму выходному выводу, первый выходной вывод соединен с управляющим

транзистора, отличающийся

тем, что, с целью повышения КПД при одновременном повышении устойчивости, в него введены вольтодобавочный конденсатор и диод, дроссель снабжен второй обмоткой, а модулятор ширины импульсов снабжен вторым входным выводом, причем свободный вывод первой обмотки дросселя соединен с входным выводом, вторая обмотка дросселя соединяет катод рекуперационного диода с выходным выводом, катод разделительного диода подключен к эмиттеру понижающего регулирующего транзистора и к положительному выводу вольтодоба- вочного конденсатора, отрицательный вывод этого конденсатора соединен с анодом рекуперационного диода и катодом диода, анодом подключенного к общей шине, выход первого компаратора модулятора ширины импульсов соединен с его первым выходным выводом, а входы второго компаратора модулятора ширины импульсов связаны соответственно с источником опорного напряжения и вторым входным выводом модулятора ширины импульсов, подключенным к входному выводу.