Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может бьпь использовано в источниках вторичного электропитания.

Известен стабилизатор постоянного напряжения по основному а.с. СССР № 1185321, содержащий включенные последовательно в силовую шину между входным и выходным выводами накопительный дроссель, защитный конденсатор и коммутирующий диод, регулирующий элемент, включенный между объединенными цепями указанных дросселя и защитного конденсатора и общей шиной, разрядный диод и на- копительный дроссель, включенные последовательно между объединенными выводами защитного конденсатора и коммутирующего диода и общей шиной, блок управления, подключенный входом относительно общей иины к выходному выводу, а выходом - к управляющему выводу регулирующего элемента, и выходной конденсатор, включенный между выходным выводом и общей шиной.

Этот стабилизатор обладает рядом положительных свойств: работает в широком диапазоне входных напряжений UBx ЈиВых.ном., обладает высоким КПД, имеет защиту от коротких замыканий в нагрузке.

Недостатком указанного стабилизатора является необходимость выдержки определенного времени между выключением стабилизатора и повторным его включением (запуском) из-за длительного времени разряда защитного конденсатора, т.к. сопротивление цепи разряда его: закрытый регулирующий элемент - дополнительный дроссель - разрядный диод весьма велико. Разряженное состояние защитного конденсатора является обязательным условием запуска стабилизатора,

Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности путем улучшения условий повторного запуска,

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно в силовую шину между входным и выходным

сл С

х| 1 00

ч ел

I.

ю

выводами накопительный дроссель, защитный конденсатор и коммутирующий диод, регулирующий элемент, включенный между объединенными цепями указанных дросселя и защитного конденсатора и общей шиной, разрядный диод и накопительный дроссель, включенные последовательно между объединенными выводами защитного конденсатора и коммутирующего диода и общей шиной, блок управления, подключенный входом относительно общей шины к выходному выводу, а выходом - к управляющему выводу регулирующего элемента, и выходной конденсатор, включенный между выходным выводом и общей шиной, введены три транзисторных ключа, первый из которых одним выводом соединен с объединенными цепями накопительного дросселя и защитного конденсатора, другим выводом через введенный первый диод соединен с выходным выводом, а управляющим входом через последовательно соединенные резистор и цепь коллектор- эмиттер второго транзисторного ключа соединен с общей шиной, управляющий вход второго транзисторного ключа через введенную RC-цепь соединен с входным выводом, а через цепь коллектор-эмиттер третьего транзисторного ключа соединен с общей шиной, причем управляющий вход третьего транзисторного ключа через введенный пороговый узел соединен с выходным выводом, а общая точка конденсатора и резистора упомянутой RC-цепи через введенный встречно включенный второй диод соединена с общей шиной.

На фиг. 1 представлена электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения, на фиг. 2 - эпюры напряжений для стабилизатора постоянного напряжения, изображенного на фиг. 1 (относительно общей шины, без соблюдения масштаба) в некоторых точках схемы.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит включенные в силовую шину 1 между входным 2 и выходным 3 выводами накопительный дроссель 4, защитный конденсатор 5 и коммутирующий диод б, регулирующий элемент. 7, включенный между объединенными выводами накопительного дросселя 4 и защитного конденсатора 5 и общей шиной 8, разрядный диод 9 и дроссель 10. включенные последовательно между объединенными выводами защитного конденсатора 5 и коммутирующего диода 6 и общей шиной 8, блок управления 11, подключенный входом относительно общей шины к выходному выводу 3, а выходом - к управляющему входу регулирующего элемента 7, выходной конденсатор 12. включенный между выводом 3 и общей шиной 8 параллельно нагрузке 13. Кроме того, стабилизатор содержит первый 14, второй 15 и третий 16 транзисторные ключи .Первый

ключ 14 соединен одним своим выводом с отводом накопительного дросселя 4, другим через диод 17 с выходным выводом стабилизатора 3, а управляющим выводом через резистор 18 и переход коллектор-эмиттер

0 второго ключа 15 соединен с общей шиной 8. Управляющий вход второго 15 ключа через дополнительную RC-цепь 19 соединен с входным 2 выводом стабилизатора, а через переход коллектор-эмиттер третьего 16

5 ключа соединен с общей шиной 8. Общая точка конденсатора и резистора RC-цепи 19 через встречно-включенный диод 20 соединена с общей шиной 8. Управляющий вход третьего 16 ключа через пороговый узел 21

0 соединен с выходным 3 выводом стабилизатора.

Стабилизатор работает следующим образом.

При первичной подаче напряжения на

5 входной вывод 2 силовой шины 1 (см. фиг. 2а) относительно общей шины 8 на выходном 3 выводе стабилизатора {см. фиг. 2г) появляется напряжение благодаря току, протекающему по двум цепям: 1) накопи0 тельный дроссель 4 (или часть его) - разряженный конденсатор 5 - диод б - выходной вывод 3 - нагрузка 13 и 2} накопительный дроссель 4 (или часть его) - ключ 14 - диод

17- выходной вывод 3 - нагрузка 13. Базо- 5 вый ток ключа 14 протекает по цепи: входной вывод 2 - накопительный дроссель 4 - переход эмиттер-база ключа 14 - резистор

18- переход коллектор-эмиттер ключа 15 - общая шина 8. В свою очередь, ключ 15

0 открыт напряжением на его базе (см. фиг. 26) благодаря RC-цепи 19, подключенной к входному выводу 2 стабилизатора. При достижении выходным напряжением определенного уровня начинает работает блок

5 управления, обеспечивая работу регулирующего элемента 7 (см. фиг. 2в). По мере заряда конденсатора RC-цепи 19 транзистор 15 закрывается, в свою очередь закры- вая ключ 14, который в дальнейшем, до

0 повторного включения стабилизатора, влияние на его работу не оказывает благодаря диоду 17.

Часть пускового тока, протекая через защитный конденсатор 5, зависит от его ем5 кости и от степени его разряженности. Если время от выключения стабилизатора до его повторного включения было небольшим (т.е. недостаточным для существенного разряда конденсатора 5), то основным путем прохождения пускового г0ка становится

ключ 14. Чем меньше время выключенного состояния стабилизатора, тем большую роль при повторном запуске играет ключ 14. управляемый ключом 15. Таким образом снято существовавшее в прототипе проти- воречие в вопросе выбора емкости защитного конденсатора 5: с точки зрения улучшения условий первичного запуска его емкость надо увеличивать, а с точки зрения сокращения времени от выключения до по- вторного включения - уменьшать.

Диод 20 служит для более быстрого разряда конденсатора RC-цепи 19 после включения стабилизатора.

В тех случаях, когда стабилизатор ра- ботает с переключающейся нагрузкой 13 (например, переключение режимов приема- передачи радиостанции), наиболее неблагоприятными условиями для запуска является режим наибольших нагрузок, ис- ходя из которого выбираются элементы стабилизатора. При UBx. иВых и наименьших нагрузках во время запуска предотвращение выброса напряжения на выходе стабилизатора осуществляется за счет ера- батывания порогового узла 21 и шунтирования перехода база-эмиттер транзисторного ключа 15 открывающимся на некоторое время транзисторным ключом 16. При этом ключ 15 закрывается, закрывая в свою оче-

редь ключ 14, благодаря чему предупреждается выброс напряжения на выходе стабилизатора во время запуска.

Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения по авт. св. М 1185321, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения условий повторного запуска, введены три транзисторных ключа, первый из которых одним выводом соединен с объединенными цепями накопительного дросселя и защитного конденсатора, другим выводом через введенный первый диод соединен с выходным выводом, а управляющим входом через последовательно соединенные резистор и цепь коллектор-эмиттер второго транзисторного ключа соединен с общей шиной, управляющий вход второго транзисторного ключа через введенную RC- цепь соединен с входным выводом, а через цепь коллектор-эмиттер третьего транзисторного ключа соединен с общей шиной, причем управляющий вход третьего транзисторного ключа через введенный пороговый узел соединен с выходным выводом, а общая точка конденсатора и резистора упомянутой RC-цепи через введенный встречно включенный второй диод соединена с общей шиной.

Использование: в источниках вторичного электропитания с повышенной надежностью. Сущность изобретения: устр-во содержит последовательно соединенные накопительный дроссель, защитный конденсатор и коммутирующий диод, а также регулирующий транзистор с блоком управления и дополнительный дроссель В устр- во введены три транзисторных ключа, включенных таким образом, что в устр-ве улучшаются условия его повторного запуска после отключения. 2 ил,

Фиг.1

tf- момент nothw напряжений на faofatw fajod

Фиг. 2