Импульсный стабилизатор напряжения Советский патент 1993 года по МПК G05F1/618 

Ё

Ипользование: для питания радиоэлектронной аппаратуры широкого применения, в частности переносных телевизоров. Сущ- -ность изобретения: устройство содержит последовательный регулирующий элемент 1, дроссель 3, диоды 4, б, 13, 17 и 18, узел управления 6, параллельный регулирующий элемент 10, датчик тока 15, транзистор 16, резисторы 11, 12, 19 и 20, конденсаторы 7, 14 и 21. Устройство отличается высокой надежностью, благодаря коррекции траектории выключения регулирующих элементов 1 и 10, автоматическому ограничению величины тока при их включении. 2 ил.

00

ю

Он О

VI о

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущест- венно для питания радиоэлектронной аппаратуры широкого применения, е частности, переносных телевизоров.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно повышение надежности.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого усовершенствованного импульсного стабилизатора напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов.

Импульсный стабилизатор содержит аналогично известному устройству последовательный регулирующий элемент 1, входную клемму 2, дроссель 3, первый диод 4, выходную клемму 5, узел 6 управления, конденсатор 7, общую шину 8, второй диод 9, параллельный регулирующий элемент 10, первый резистор 11, второй резистор 12, третий диод 13 и второй конденсатор 14. В стабилизатор введены датчик 15 тока, транзистор 16, четвертый 17 и пятый 18 диоды, третий 19 и четвертый 20 резисторы и дополнительный конденсатор 21.

При этом аналогично устройству по основному изобретению последовательный регулирующий элемент 1 первым силовым выводом подключен ко входной клемме 2, а вторым силовым выводом через последовательно включенные дроссель 3 и первый диод 4 подсоединен к выходной клемме 5. Вход узла 6 управления шунтирован конденсатором 7 и подсоединен между выходной клеммой 5 и общей шиной 8. Второй диод 9 подключен ко второму силовому выводу последовательного регулирующего элемента 1. Первый силовой вывод параллельного регулирующего элемента 10 подключен к общей шине 8. Выход узла 6 управления подключен к выводу управления параллельного регулирующего элемента 10. Второй силовой вывод этого элементе подключен через третий диод 13 к общей точке первого диода 4 и дросселя 3, а через последовательно включенные цепочку из параллельна соединенных вторых резистора 12 и конденсатора 14 и первый резистор 11 подсоединен к выводу управления последовательного регулирующего элемента 1.

Датчик 15 тока включен в разрыв цепи между диодом 9 и общей шиной 8. Транзистор 16 первым силовым выводом подключен к общей точке второго диода 9 и датчика

15тока, Второй силовой вывод транзистора

16подключен к выводу управления параллельного регулирующего элемента 10, а выводом управления соединен с первыми

выводами четвертого 17 и пятого 18 диодов, третьего 19 и четвертого 20 резисторов. При этом вторые выводы четвертого диода 17 и третьего резистора 19 подключены к общей

шине 8. Вторые выводы пятого диода 18 и четвертого резистора 20 соединены с первым выводом дополнительного конденсатора 21, второй вывод которого подключен к общей точке первого 4 и третьего 13 диодов.

0 Вход управления регулирующего элемента 1 шунтирован резистором 22.

Узел 6 управления может быть выполнен на основе какого-либо известного схемного решения, в котором осуществляется

5 преобразование напряжения в последовательность широтно-модулированных импульсов.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом. В исходном состоянии

0

в паузах между импульсами регулирующие

элементы 1, 10 и транзистор 16 заперты. При поступлении в момент Ti очередного импульса Ею от выхода узла 6 управления на вывод управления регулирующего эле5 мента 10 этот элемент отпирается (фиг. 2а). При этом начинается протекание тока через резисторы 22, 11 и 12 и через цепь входа управления регулирующего элемента 1. Наличие конденсатора 14 обеспечивает в этих

0 условиях форсированное отпирание регулирующего элемента 1. При этом от клеммы 2 через регулирующие элементы 1, 10, дроссель 3 и диод 13 протекает ток 1з, он имеет форму, близкую к пилообразной (фиг. 2,6) В

5 течение интервала времени (Ti. T2), равного длительности импульса Ею, происходит накопление энергии в индуктивности дросселя 3 при запертых диодах 9 и 4. Конденсатор 21 в момент TI начинает разряжаться током

0 |21 по цепи: второй (верхний) вывод конден- .сатора 21 - диод 13 - регулирующий элемент 10 - диод 17 - резистор 20 - первый (нижний) вывод конденсатора 21. Диод 18 и транзистор 16 при этом заперты (фиг. 2,г).

5 Бросок тока разряда г в момент Ti ограничен на малом уровне порядка десятого или сотен мА с помощью резистора 20.

В моментТ2 импульс Ею заканчивается, регулирующий элемент 10 начинает запи0 раться, напряжение на нем и на аноде диода 13 начинает возрастать При этом регулирующий элемент 1 начинает форсированно запираться, а ток дросселя 3 начинает протекать через диод 9 (ток Ig, фиг. 2,в). На

5 датчике 15 образуется импульс EIS отрицательной полярности, по форме совпадающий с импульсом тока 1ч При этом транзистор 16 отпирается и через него на вывод управления регулирующего элемента 10 передается отрицательное напряжение

Ею, обеспечивающее форсированное запирание элемента 10 (фиг. 2,а). Одновременно начинается резонансный заряд конденсатора 21 током 2. Этот ток, имеющий форму полупери о да синусоиды с длительностью T2i -jrVkj Cai , протекает по цепи: диод 9 - дроссель 3 - конденсатор 21 - диод 18 - база-эмиттерный переход транзистора 16 (фиг. 2,г) Здесь з и С21 - соответственно индуктивность дросселя 3 и емкость кон- денсатора 21. Благодаря этому снижается скорость нарастания напряжения на запирающемся регулирующем элементе 10. В сочетании с формированным его выключением, как было описано выше, этим дости- гается коррекция траектории выключения, что способствует повышению надежности за счет снижения вероятности вторичного пробоя.

Транзистор 16 остается открытым в те- чение интеграла времени (Та, Тз), пока током з продолжается передача энергии из индуктивности дросселя 3 в конденсатор 7 и во внешнюю нагрузку. На выводе управления регулирующего элемента 10 в течение всего интервала времени (Т2, Тз) существует отрицательное запирающее напряжение Ею (фиг. 2,а). В результате автоматически исключается возможность отпирания регулирующих элементов 1 и 10 при ненулевом токе в индуктивности дросселя 3 (начальный бросок тока при отпирании регулирующего элемента 10 в этих условиях невелик: как уже отмечалось, он ограничен резистором 20 на уровне десятков или сотен мА, фиг. 2,6). Этим достигается повышение надежности путем снижения вероятности вторичного пробоя.

Следует учитывать то обстоятельство, что регулирующий элемент 10 при повыша- ющем режиме работы стабилизатора находится в более тяжелых условиях, чем регулирующий элемент 1: напряжение на запирающемся 10 может достигать величины выходного напряжения на клемме 5, а оно превышает напряжение En питания на клемме 2. Напряжение на регулирующем элементе 1 во всех режимах работы стабилизатора (на повышение или на понижение выходного напряжения) не превосходит ее- личину Еп. Исходя из этих соображений, в первую очередь необходима коррекция траектории выключения для регулирующего элемента 10.

Итак, положительный технический эффект от использования изобретения состоит в повышении надежности путем коррекции траектории выключения и автоматическом ограничении величины тока при включении регулирующих элементов.

Формула изобретения Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий последовательный регулирующий элемент, первым силовым выводом подключенный к входному выводу, а вторым силовым выводом через последовательно соединенные дроссель и первый диод подключенный к выходному выводу, узел управления, вход которого шунтирован первым конденсатором, включенным между выходным выводом и общей шиной, второй диод, включенный между общей шиной и вторым скловым выводом последовательно регулирующего элемента, параллельный регулирующий элемент, первый силовой вывод которого подключен к общей шине, второй силовой вывод через третий диод соединен с общей точкой дросселя и первого диода, а вывод управления - с выходом узла управления, вывод управления последовательного регулирующего элемента через включенные последовательно в цепочку первый резистор и параллельно соединенные вторые резистор и конденсатор подключен к второму силовому выводу параллельного регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены датчик тока, транзистор, четвертый и пятый диоды, третий и четвертый резисторы и дополнительный конденсатор, причем датчик тока включен в разрыв цепи между вторым диодом и общей шиной, транзистор первым силовым выводом подключен к общей точке второго диода и датчика тока, вторым силовым выводом - к выводу управления параллельного регулирующего элемента, а выводом управления соединен с первыми выводами четвертого и пятого диодов, третьего и четвертого резисторов, при этом вторые выводы четвертого диода и третьего резистора подключены к общей шине, а вторые еыьоды пятого диода и четвертого резистора соединены с первым выводом- дополнительного конденсатора, второй вывод которого подключен к общей точке первого и третьего диодов.

К

Фиг.1