Импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 

Изобретение относится к электрорадиотехнике и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного нестабилизированного напряжения в постоянное стабилизированное напряжение с гальванической развязкой между ними для питания средств радиотелевизионной техники, автоматики и вычислительной техники.

Известен импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий ключевой транзистор, коммутирующий транзистор, многообмоточный дроссель, резистор смещения, диоды, накопительный конденсатор и устройство управления.

Однако известный источник имеет сложную схему, требует сложного устройства управления и синхронизации через коммутирующий транзистор. Кроме того, схема включения ключевого и коммутирующего транзисторов че обеспечивает высокой надежности.

Известен также источник, где коммутирующий транзистор заменен на тиристор, что повышает надежность, но уменьшает верхний диапазон рабочих частот и ограничивает диапазон изменений тока нагрузки.

Известен импульсный стабилизированный источник, содержащий ключевой высоковольтный транзистор, многообмоточный дроссель с первичной обмоткой, выходной обмоткой, обмоткой в цепи базы транзистора и обмоткой обратной связи с выпрямительным диодом, накопительным конденсатором и устройством управления на транзисторе с опорным элементом и цепями режима, рези- сторный датчик тока и пороговый элемент управления - тиристор.

Данный источник имеет сложную схему, оригинальные полупроводниковые ЭРЭ, а также низку); надежность из-за большого количества отказов ключевого транзистора по данным эксплуатации блока питания МП- 1, МП-3, телевизоров типа УСЦТ,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный стабилизированный источник, содержащий многообмоточный дроссель, ключевой транзистор, резистор смещения, цепь положительной обратной связи из резистора, параллельно соединенного диода и накопительного конденсатора и обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, вторичную обмотку многообмоточного дросселя с выпрямителем и фильтром, транзистор управления, токоограничительный резистор, усилитель сигнала рассогласования с коммутирующим транзистором и импульсным трансформатором управления

Однако данный источник имеет сложную схему управления дополнительным моточным изделием, а также малую надежность высоковольтного ключевого транзистора от

5 вторичного пробоя.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизированный источник

0 постоянного напряжения, содержащий многообмоточный дроссель, ключевой транзистор, коллектор которого через первичную обмотку многообмоточного дросселя подключен к входному выводу, эмиттер - к

5 общей шине, а база через первый резистор смещения - к второму выводу и через второй резистор смещения и коммутирующую CD-цепь - к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, вто0 рой вывод которой соединен с общей шиной, вторичная обмотка многообмоточного дросселя через, выпрямитель с фильтром подключена к выходным выводам, транзистор управления, эмиттером подклю5 ченный к общей шине, а коллектором - к базе ключевого транзистора, коммутирующий транзистор, база которого через токоограничительный резистор соединена с выходом усилителя сигнала рассогласова0 ния, введены резистор, два диода и рези- сторный делитель напряжения, причем резисторный делитель напряжения включен между входным выводом и общей шиной, а его средняя точка соединена с базой

5 коммутирующего транзистора, крллектор которого подключен к базе транзистора управления, а эмиттер через дополнительный резистор - к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя,

0 первый диод, включенный в прямом направлении, первым выводом соединен с общей точкой резистора и эмиттера коммутирующего транзистора, а вторым выводом - с коллектором ключевого транзистора,усили5 тель сигнала рассогласования первым входным выводом через второ Г. ,г1иод подключен к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, вторым входным выводом - к общей шине.

0 На чертеже приведена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизированного источника постоянного напряжения.

Источник содержит многообмоточный

5 дроссель 1 с обмотками 2-4, ключевой транзистор 5, кс. локтор которого подключен к входному выводу через обмотку 2 дросселя 1, эмиттер - к of щей шине, а база через резистор б смещения подключена к входному выводу и через резистор 7 и коммутирующую

CD-цепь (на конденсаторе 8 и диоде 9) - к обмотке 3 обратной связи, транзистор 10 управления, подключенный эмиттером к общей шине, коллектором - к базе ключевого транзистора 5, коммутирующий транзистор 11, коллектор которого подключен к базе транзистора 10 управления, база через то- коограничительный резистор 12 соединена с выходом усилителя 13 сигнала рассогласования, вторичная обмотка 4 через выпрямитель (на диоде 14)ифильтр(на.конденсаторе 15) подключена к выходным выводам; рези- сторный делитель 16 напряжения включен между входным выводом и общей шиной, а его средняя точка соединена с базой коммутирующего транзистора 11, диод 17, соединенный в прямом направлении через резистор 18с обмоткой 3 обратной связи и эмиттером коммутирующего транзистора 11, а вторым выводом - с коллектором ключевого транзистора 5. Усилитель 13 сигнала рассогласования первым входным выводом соединен через диод 19 с обмоткой обратной связи, вторым входным выводом - с общей шиной.

Импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении напряжения питания через резистор 6 начинает протекать ток, транзистор 5 приоткрывается, и через резистор 7 и параллельную цепь из диода 9 и конденсатора 8 возникает блокинг-процесс по обмоткам 2 и 3, так как они включены противофазно, и обмотка 3 является обмоткой положительной обратной связи. Пилообразно нарастающий ток в цепи коллекторной обмотки 2 вследствие ее значительной индуктивности протекает через коллекторно-эмит- терный переход транзистора 5 на общую шину питакия, вызывал на нем пилообразное напряжение с положительным знаком. Через резистор 18 и включенный в прямом направлении диод 17 с обмотки 3 обратной связи протекает ток смещения. Падение напряжения на диоде 17, складываясь с пилообразным напряжением на переходе колллектор-эмиттер транзистора 5. прикладывается к эмиттеру коммутирующего транзистора 11. На базе последнего с помощью делителя 16 задается положительное смещение при достижении пилообразного на- пряжения с учетом разности между падением напряжения на коммутирующем диоде 17 и переходе эмиттер-коллектор коммутирующего транзистора 11 значения, заданного делителем 16. Коммутирующий транзистор 11 приоткрывается и открывает транзистор 10 управления, а последний шунтирует цепи смещения (резистор 6) и

обратной связи (через резистор 7) базы ключевого транзистора 5. Последний начинает закрываться, что резко увеличивает падение напряжения на переходе эмиттер-кол- 5 лектор, что в свою очередь приводит к прохождению всего тока смещения через резистор 18, переход эмиттер-коллектор коммутирующего транзистора 11 на базу транзистора 10 управления. Этот регенера0 тивный процесс приводит к быстрому насыщению транзистора 10 и полному отключению ключевого транзистора 5. При этом энергия, накопленная в сердечнике дросселя 1, выделяется на обмотках в виде

5 напряжения обратных знаков. При этом через диод 19 потенциал обмотки 3 обратной связи выпрямляется и через усилитель 13 сигнала рассогласования и резистор 12 вводится в виде обратного знака в среднюю

0 точку делителя 16. При превышении амплитудой обратного напряжения заданного значения сигнал усилителя 13 сигнала рассогласования уменьшает потенциал делителя 16, что соответственно приводит к

5 меньшему значению пилообразного тока в цепи ключевого транзистора 5 и обмотки дросселя 1 и, соответственно, меньшему накоплению в нем энергии. Это стабилизирует процессы в устройстве, управляя скважно0 стью и частотой преобразования, и обеспечивает поддержание выходного напряжения, полученного с помощью выпрямителя на диоде 14 и конденсаторе 15 с обмотки 4 дросселя 1, на заданном уровне.

5

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными обладает следующими преимуществами:

не требует активных запускающих ра0 диоэлементов;

не требует оригинальных активных радиоэлементов (КУ112, К117А), так как транзистор управления совместно с ключевым и коммутирующим транзисторами об5 разуют пороговый элемент конечного тока в накопительной цепи дросселя;

имеет меньшее количество обмоток многообмоточного дросселя;

имеет полную защиту по входу, так как

0 имеется ограничение конечного тока через ключевой транзистор и за счет предложенной взаимосвязи ограничение выходного тока с падающим участком, что повышает надежность особенно при длительном к.з.;

5 управление по цепи базы ключевого транзистора (путем закорачивания базы через транзистор управления обеспечивает в режиме насыщения единицы Ом на общую шину) и регенеративный процесс выключения .обеспечивает расширенную область

безопасной работы ключевого высоковольтного транзистора;

за счет контроля и управления по току силовпго ключа на базе остаточного сопро- rtiej енмя нзппяжлния обеспечивается по- |; 1ежиость за счет отбраковки |.с.1ьз чтпг пе т. сю цих завышенные зна- JQ,,--, пст чъччогс сопротивления (напряУСГ .1«1

HI ХЛОРОМ ПРПИ исключается токоизме- ритсльный резистор, что увеличивает КПД источника питание

рзген рзтиьный процесс включения и выключения и малое остаточное сопротивление транзистора управления ускоряет процессы переключения силового транзистора и позволяет увеличить рабочую частоту чпулчсного источника питания;

,.- ич1 о епперзтурно-скомпенсиро- i, i cn упра льния процессом ограничь if токя и выключения силового Tja „с го в прре прямым падением на- п ;ьния на коммутирующем диоде и переходе опи тер-бзза коммутирующего гра ,згстора повышает общую стабильность, особенно токз защиты во времени и в диапазоне рабочих температур.

Проведены испытания двух экземпляров лоточников постоянного напряжения без отбора элементов от -40 до +85°С и тер опроюн, показавшие высокую ста- 5и/ г хапзкгеоистик и надежность ис- р / 15 , 5ЧЧЯ

о г р , а изобретения i .v гул1 сныу стабилизированный источ-. lit , ov,/wioro напряжения, содержащий MMOi aobf огочный дроссель, ключевойтран- , коллектор которого через первичную обмотку многообмоточного дросселя подключен к входному выводу, эмиттер - к общей шине, а база через первый резистор смещения - к входному выводу и через второй резистор смещения и коммутирующую CD-цепь- к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, второй вывод которой соединен с общей шиной, вторичная обмотка многообмоточного дросселя через выпрямитель с фильтром подключена к выходным выводам, транзистор управления, эмиттером подключенный к общей шине, а коллектором - к базе ключевого транзистора, коммутирующий транзистор, база которого через токо- ограничивающий резистор соединена с выходом усилителя сигнала рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены резистор, два диода и резистивный делитель напряжения, причем резистивный делитель напряжения включен между входным выводом и общей шиной, а его средняя точка соединена с базой коммутирующего транзистора, коллектор которого подключен к базе транзистора управления, а эмиттер через резистор - к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, первый диод, включенный в прямом направлении,

первым выводом соединен с оби 1ей точкой резистора и эмиттера коммутирующего транзистора, а вторым выводом - с коллектором ключевого транзистора, усилитель сигнала рассогласования первым входным выводом

через второй диод подключен к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, вторым входным выводом - к общей шине.

Использование: преобразователи постоянного нестабилизировэнного напряжения в постоянное стабилизированное напряжение с гальванической развязкой между ними для питания средств радиотелевизионной техники, автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения: устройство содержит ключевой транзистор 5. транзистор 10 улравления4 коммутирующий транзистор 11, многообмоточный дроссель 1, усилитель 13 сигнала рассогласования, рези- стивный делитель 16 напряжения, резисторы 6 и 7 смещения, параллельную CD-цепь на элементах 8 и 9, При превышении амплитудой напряжения на обмотке 3 дросселя 1 заданного уровня сигнал усилителя 13 уменьшает потенциал делителя 16 напряжения. Это приводит к уменьшению пилообразного тока в цепи транзистора 5 и к уменьшению энергии. накопленной в дросселе 1. При этом обеспечивается поддержание выходного напряжения на заданном уровне. 1 ил. сл с ч ы 2 СО