ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в блоках питания мобильной аппаратуры.

Известны импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, содержащие балластный дроссель в пепи регулируюпдего полупроводникового транзистора, сравнивающий и релейный элементЕл и источник опорного напряжения, которые работают в режиме устойчивых автоколебаний.

Недостатком известных схем является зависимость частоты автоколебаний от изменения входного напряжения и сопротивления нагрузки. Поэтому такие импульсные стабилизаторы не могут применяться в аппаратуре, содержащей преобразователи постоянного напряжения в переменное, так как за счет разности частот стабилизатора и преобразователя на нелинейных элементах схемы возникают комбинационные частоты.

В предлагаемой схеме, представляющей собой сочетапие импульсного стабилизатора и преобразователя постоянного напряжения в переменное, недостаток известных схем устранен за счет введения звена синхронизации, выполненного на интегрирующей RC-цеиочке.

На фиг. 1 представлена схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения, содержащая регулирующий транзистор 1, низкочастотный фильтр, состоящий из балластного дросселя 2 и конденсатора 3; щуитирующий диод 4, схему сравнения на транзисторе 5 с источником опорного напряжения 6, преобразователь 7 постоянного напряжения в переменное, интегрирующую цепь из резистора 8 и конденсатора 9; релейный элемент 10.

На фиг. 2 представлены временные соотнощения напряжений в стабилизаторе в установивщемся режиме и приняты следующие обозначения:

пр - наиряжение на выходе преобразователя; бвых - среднее значение напряжения

на выходе стабилизатора;

AI - АО

среднее значение выходного напряжения стабилизатора, приведенное к базе транзистора схемы сравнения; t/on-опорное напряжение; и - удвоенная амплитуда выходного напряжения интегрирующей цепи; напряжение

между базой и эмиттером транзистора схемы сравнения; и„, i n-напряжения, соответствующие верхнему и нижнему порогам срабатывания релейного элемента, прпведенные к базе транзистора схемы сравнения; Uвх.ф -иапряжение на входе низкочастотного фильтра; .р.т -напряжение насыщения регулирующего транзистора.

тивления нагрузки среднее значение выходного напряжения стабилизатора равно f/вых (фиг. 2,г). Преобразователь 7 возбуждается, и на вход интегрирующей цепи из резистора 8 и конденсатора 9 поступают прямоугольные однонолярные импульсы напряжения U„р постоянной частоты и амплитуды со скважтностью , равной 2 (фиг. 2,а).

ч

Интегрирующая цепь преобразует напряжение t/np в напрял ение U„ (фиг. 2,6), изменяющееся по экспоненциальному закону, период которого равен периоду напряжения преобразователя.

На базе транзистора схемы сравнения напряжение и складывается с напряжением вых - оп- При достижении напряжением f/б t/ + (U - f/оп) в момент времени t значения напряжения бн (фиг. 2,6) релейный элемент 10 срабатывает и открывает регулирующий транзистор /. Напряжение на входе низкочастотного фильтра скачком возрастает до величины t/gx- н.р.т (фиг. 2,г), а напряжение UQ продолл ает уменьщаться.

В момент времени 4 напряжение на входе интегрирующей цепи скачком возрастает (фиг. 2,а) и напряжение U (фиг. 2,6) начинает возрастать по экспоненте. В момент времени /3 напряжение UQ достигает значения напряжения и в (фиг. 2,6); релейный элемент 10 срабатывает и запирает регулирующий транзистор /. Напряжение на выходе регулирующего транзистора / скачком уменьшается (фиг. 2,г), напряжение UQ продолжает возрастать. В момент /4 напряжение на входе интегрирующей цепи скачком уменьщается (фиг. 2,а), и напряжение (7д (фиг. 2,6) начинает уменьщаться по экспоненте.

В момент напряжение UQ достигает значения напряжения („ (фиг. 2,6), релейный элемент 10 срабатывает и открывает регулирующий транзистор 1. Напряжение на выходе регулирующего транзистора / скачком возрастает до значения f/вх-f/н.р.т (фиг. 2,г).

Таким образом, процесс будет повторяться с периодом, равным периоду выходного напряжения преобразователя, и среднее значение выходного напряжения стабилизатора вых (фиг. 2,г) с определенной степенью точности будет поддерживаться постоянным.

Нри увеличении или уменьщении входного напряжения изменяется напряжение на выходе стабилизатора и соответственно - на базе транзистора 5 схемы сравнения (фиг. 2,6),

что приводит к изменению моментов времени, в которые напряжение UQ достигает значения напряжений сУн и U и, соответственно, к увеличению или уменьщению скважности импульсов на выходе регулирующего транзистора (фиг. 2,8, (9). В результате среднее значение выходного напряжение стабилизатора будет практически постоянным.

При уменьшении выходного тока стабилизатора (увеличение сопротивления нагрузки) постоянство выходного напряжения, так же как и в случае увеличения входного напряжения, обеспечивается увеличением скважности импульсов на выходе регулирующего

транзистора 1, а при увеличении выходного тока стабилизатора (уменьшении сопротивления нагрузки) - уменьшением скважности. Нредлагаемый стабилизатор может применяться в аппаратуре, не содержащей преобразователя постоянного напряжения в переменное, если по условиям работы аппаратуры требуется обеспечить постоянство частоты следования импульсов стабилизатора и высокий коэффициент сглаживания пульсаций напряжекия первичного нсточника питания.

В этом случае в стабилизатор необходимо рвести маломощный нреобразователь постоянного напряжения в переменное, генерирующий прямоугольные импульсы со скважностью, равной 2.

Так как выполнить маломощный преобразователь на повыщенную частоту не трудно, а примененные в стабилизаторе транзисторы снособны работать в режиме переключения

на повыщенной частоте, можно разрабатывать такие стабилизаторы на частоте 20-30 кгц, при этом габариты и вес стабилизатора значительно уменьщаются.

Предмет изобретения

Имиульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий, сравнивающий и релейный элементы, а также низкочастотный фильтр, огличающийся тем, что,

с целью устранения зависимости собственной частоты автоколебаний стабилизатора от изменения входного напряжения и сопротивления нагрузки, а также устранения возможности возникновения комбинационных частот,

выход низкочастотного фильтра подключен к преобразователю постоянного напряжения в переменное, один из выходов которого через интегрирующую RC-цепочку соединен со входом сравнивающего элемента, а выход последнего - со входом релейного элемента.

ffx. HOHC

fx. нам