Линейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение для питания различного рода радиоэлектронной аппаратуры, в частности блоков ЭВМ.

Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения по авт св. №817677, кл G 05 F 1 /56, опубл 10 07 78 в БИ № 12, который содержит два двухполупериоДных мостовых выпрямителя, в диагонали постоянного тока которых включены регулирующие транзисторы, а диагонали переменного тока включены между одной из шин питания переменного тока и отводами первичной обмотки силового трансформатора. Имеются также вспомогательный выпрямитель, блок выделения сигнала ошибки и блок формирования управляющих импульсов.

Основной недостаток этого известного устройства состоит в сложности конструкции.У .

Известен линейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения 1, содержащий двухполупериодный выпрямитель, регулирующий транзистор, DLC-фильтр, линейный стабилизатор напряжения, блок выделения сигнала ошибки и блок формирования управляющих импульсов.

Однако стабилизатор имеет недостаточно высокий КПД.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому является устройство 2, принятое в качестве прототипа, содержащие двухполупериодный мостовой выпрямитель, включающий два транзистора и два диода, входом подключенный к входным выводам. Первым выходным выводом выпрямитель подсоединен непосредственно к выходной общей шине, а вторым выходным выводом через линейный стабилизатор напряжения соединен с выходным выводом. При этом вход линейного стабилизатора за- шунтирован емкостным фильтром. Имеется блок формирования управляющих импульсов, включающий транзисторную оптопару, первый и второй разделительные диоды База каждого из транзисторов двухполупери- одного мостового выпрямителя через соответствующий разделительный диод подключена к первому выходному выводу

Si

I

о

транзисторной оптопары, второй выходной вывод которой подсоединен к второму выходному выводу двухполупериодного мостового выпрямителя Имеется блок выделения сигнала ошибки, первым входом подключенный к выходу датчика Напряжения на регулирующем элементе линейного стабилизатора напряжения, вторым входом соединенного с выходом источника эталонного напряжения. Выход блока выделения сигнала ошибки подсоединен к первому входному выводу транзисторной оптопары в блоке формирования управляющих Импульсов. Имеются таТже делитель напряжения, два вспомогательных выпрямителя и вторая транзисторная оптопа к

Основной недостаток этого известного стабилизатора состоит в сложности устройства.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемый линейно- импульсный стабилизатор постоянного напряжения аналогично прототипу содержит двухполупери- одный мостовой выпрямитель, включающий два транзистора и два диода, вхбдом подключенный к входным выводам. Этот выпрямитель первым выходным выводом подсоединен непосредственно к выходной общей шине, а вторым выходным выводом через линейный стабилизатор напряжения соединен с выходным выводом. При этом вход линейного стабилизатора зашунтиро- ван емкостным фильтром Имеется блок формирования управляющих импульсов, включающий в транзисторную оптопару, первый и второй разделительные диоды. При этом база каждого из тран 5исторов двухполупериодного выпрямителя через соответствующий разделительный диод подключена к первому выходному выводу транзисторной оптопары. Ее второй выходной вывод подсоединен к второму выходному выводу двухполупериодного мостового выпрямителя Имеется блок выделения сигнала ошибки, первым входом подключенный к выходу датчика напряжения на регулирующем элементе линейного стабилизатора напряжения, вторым входом соединенного с выходом источника эталонного напряжения. Выход блока выделения сигнала ошибки подсоединен к первому входному выводу транзисторной оптопары в блоке формирования управляющих импульсов. Имеется также делитель напряжения,

В отличие от прототипа делитель напряжения входом включен между выходной общей шиной и первым выходным выводом транзисторной оптопары, а выходом подсоединен к второму входному выводу транзисторной оптопары в блоке формирования управляющих импульсов Выводы питания блока выделения сигнала ошибки подключе- ны непосредственно к выходным выводам двухполупериодного мостового выпрямителя.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого линей- 0 но-импульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений

Изобретение осуществляется следующим образом

5 Аналогично прототипу линейной-импуль- сный стабилизатор напряжения содержит двухполупериодный мостовой выпрямитель 1, включающий два транзистора 2 3 и два диода 4,5. линейный стабилизатор б напря0 жения в составе регулирующего элемента 7 на транзисторе, усилителя 8 постоянного тока и узла 9 сравнения Имеются емкостный фильтр 10 и блок 11 формирования управляющих импульсов, включающий

5 транзисторную оптопару 12, а также первый 13 и второй 14 разделительные диоды Имеется блок 15 выделения сигнала ошибки в составе, например, дифференциального усилителя 16с конденсатором 17 на выходе

0 Усилитель 16 содержит транзисторы 18, 19 резистор 20 эМиттерной связи и резистор 21 нагрузки Имеется еще датчик 22 напряжения на регулирующем элементе 7 линейното стабилизатора б напряжения, источник 23

5 эталонного напряжения в составе стабилитрона 24 и резистора 25, а также делитель 26 напряжения При этом аналогично прототипу вход двухполупериодного мостового выпрямителя 1 подключен к входным выводам

0 27, 28 Первый выходной вывод выпрямителя 1 подсоединен непосредственно к выходной общей шине 29, а второй выходной вывод через линейный стабилизатор 6 напряжения соединен с выходным выводом

5 30. Вход линейного стабилизатора б зашун- тирован емкостным фильтром 10 База каждого из транзисторов 2 3 двухполупериодного мостового выпрямителя 1 через соответствующий разделитель0 ный диод 13, 14 подключена к первому выходному выводу транзисторной оптопары 12 (к коллектору сЬототранзистора) второй выходной вывод которой (эмиттер фототранзистора} подсоединен к второму

5 выходному выводу двухполупериодного мостового выпрямителя 1 Первый вход блока 15 выделения сигнала ошибки (база транзистора 19) подключен к выходу датчика 22 напряжения на регулирующем элементе 7 линейного стабилизатора 6 напряжения

Второй вход блока 15 (база транзистора 10) соединен с выходом источника 23 эталонного напряжения (т.е. с анодом стабилитрона 24). Выход блока 15 (коллектор транзистора 18) подсоединен к первому входному выво- ду оптопары 12 (катоду светодиода) в блоке 11 формирования управляющих импульсов. В отличие от прототипа делитель 26 напряжения своим входом включен между выходной Ъбщей шиной 29 и первым выходным вы- водом транзисторной оптопары 12 (коллектором фототранзистора). Выход делителя 26 подсоединен if второму входному выводу транзисторной оптопары 12 (аноду светодиода) в блоке 11 формирования управляющих им- пульсов. Выводы питания блока 15 выделения сигнала ошибки подключены непосредственно к выходным выводам двухполупериодного мостового выпрямителя 1.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

В исходном состоянии в момент включения питающего переменного синусоидального напряжения Еп на шины 27, 28 напряжения на конденсаторе 17, на конденсаторе фильтра 10 и на стабилитроне 24 еще равны нулю; выходное напряжение линейного стабилизатора 6 на шине 30 тоже равно нулю. Напряжение Ер на катодах раздели- тельных диодов 13, 14, включенных последовательно и согласно с база-эмиттерными переходами соответствующих выпрямительных транзисторов 2,3 типа p-n-р, имеет вид положительных полупериодов синусом- ды (фиг 2 а,б). В этих условиях управляк}- щие импульсы тока через светодиод в оптопаре 12 начинают протекать сразу вначале каждого полупериода напряжений Еп и Ер (фиг. 2 в, штриховые линии, ток Сд). При этом отпираются фототранзистор в той же оптопаре и какой-либо из транзисторов 2 или 3, через которые протекают токи г или з(фиг. 2 г,д). Конденсатор 10 постепенно заряжается и напряжение Е ю на нем посте- пенно возрастает (фиг. 2 е, штриховая линия) При этом начинает работать линейный стабилизатор 6 и на выходной шине 30 появляется стабилизированное выходное напряжение Езо const.

Падение напряжения Е на регулирующем транзисторе 7 через датчик 22 (в виде делителя напряжения) поступает на один вход дифференциального усилителя 16, где сравнивается с эталонным напряжением, поступающим на второй вход усилителя 16 от стабилитрона 24. (Усилитель 16 выполнен нэ двух транзисторах 18, 19 типа р-п-р, включенных по схеме с эмиттерной связью через резистор 20. Нагрузкой усилителя является резистор 21. Так, если возникнет тенденция к возрастанию напряжения Е на регулирующем элементе 7, то транзистор 18 приоткроется, а транзистор 19 соответственно подзапрется, напряжение Е21 на резисторе 21 возрастет (фиг 26). Как следствие, длительности управляющих импульсов как токов Сд на выходе блока 11, так и импульсов токов J2, з станут меньшими, Это приведет к соответствующему изменению напряжения Ею на конденсаторе 10 и на входе стабилизатора 6 (фиг. 2 б.в.г.д, сплошные линии). Таким образом будет поддерживаться постоянство падения напряжения Е ЕЮ-ЕЗО const на регулирующем элементе 7. Влияние пульсаций напряжения Е при этом практически исключается аналогично прототипу за счёт применения интегрирующего конденсатора 17, включенного на выходе усилителя 16. Аналогично прототипу достигается и повышение КПД за счет ключевого режима работы транзисторов 2 и 3, однако это повышение достигается более простыми средствами, поскольку исключаются два вспомогательных выпрямителя, транзисторная оптопара и еще ряд элементов.

Итак, положительный технический эффект от использования предлагаемого стабилизатора состоит в упрощении его устройства и соответственно в уменьшении стоимости комплектующих изделий Формула изобретения Линейно-импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий двух- полупериодный мостовой выпрямитель, включающий два транзистора и два диода, входом подключенный к входным выводам, первым выходным выводом подсоединенный непосредственно к выходной общей шине, а вторым выходным выводом через непрерывный стабилизатор напряжения соединенный с выходным выводом; причем вход непрерывного стабилизатора напряжения зашунтироеан емкостным фильтром, блок формирования управляющих импульсов, включающий транзисторную оптопару. первый и второй разделительные диоды, причем база каждого из транзисторов двухполупериодного мостового выпрямителя через соответствующий разделительный диод подключена к первому выходному выводу транзисторной оптопары, второй выходной вывод которой подсоединен к второму выходному выводу двухполупериодного мостового выпрямителя, блок выделения сигнала ошибки, первым входом подключенный к выходу датчика напряжения, входом подключенного к регулирующему элементу непрерывного стабилизатора напряжения, вторым входом соединенный с выходом источника эталонного напряже- ния, э выходом подключенный к первому входному выводу транзисторной оптопары блока форной и первым выходным выводом транзи сторной оптопары, а выходом подсоединен к второму входному выводу транзисторной оптопары блока формирования управляющих

мирОвания управляющих импульсов, дели- 5 импульсов, выводы питания блока выделения тель напряжения, отличающийся тем, сигнала ошибки подключены непосредственной и первым выходным выводом транзи сторной оптопары, а выходом подсоединен к второму входному выводу транзисторной оптопары блока формирования управляющих

Использование электропитание радиоэлектронной аппаратуры Сущность изобретения последовательно соединенные регулирующий элемент управляемого выпрямителя 1 и непрерывный стабилизатор 6 напряжения включены между входными и выходными выводами Блок 10 выделения сигнала ошибки формирует сигнал, пропорциональный падению напряжения на регулирующем транзисторе 7 непрерывного стабилизатора 6 напряжения, и управляет работой блока 17 формирования управляющих импульсов управляемого выпрямителя 1,2 ил.

что, с целью упрощения, делитель напряжения

входом включен между выходной общей ши- мостового выпрямителя.

)

%

О

гЧ

А ГчИ N

г 1 . (

гЧ rS r

4- т- -1-I-но к выходным выводам двухполупериодного

Дт