Регулятор постоянного напряжения Советский патент 1977 года по МПК H02M3/155 G05F1/56 

(54) РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в ключевых стабилизаторах постоянного напряжения.

Известны регуляторы постоянного напряжения, содержащие ключевой транзистор, фильтр и диод.

В подобных устройствах для уменьшения коммутационных потерь применяют форсированное запирание силового транзистора с помощью источника, получаемого от преобразователя напряжения или дополнительного источника постоянного напряжения, или специального двухобмоточного дросселя, или выходного напряжения стабилизатора.

В силовой цепи известных устройств содержится включенная параллельно входным зажимам через конденсатор фильтра последовательная цепь из дросселя фильтра и перехода коллектор-эмиттер основного транзистора. При этом им свойственны два основных недостатка;

для уменьшения коммутационных потерь Необходим специальный источник, что усложняет схему и уменьшает ее надежность;

амплитуда запирающего тока ограничена и Не зависит от амплитуды тока нагрузки, что Не позволяет уменьшить до минимума коммутационные потери.

Из известных устройств наиболее близким

является регулятор напряжения, где в качестве дросселя фильтра используется двухобмоточный дроссель, первичная обмотка которого включена последовательно с источником

входного напряжения и регулирующим транзистором, а вторичная - через диод фильтра параллельно нагрузке. Для форсированного запирания регулирующего транзистора применен триггер Шмитта, один из транзисторов

которого через диод подключает выходное напряжение стабилизатора к базе регулирующего транзистора.

Однако амплитуда запирающего тока в данном устройстве ограничена, вследствие

чего возрастают коммутационные потери и снижается к.п.д. регулятора. Кроме того, для создания достаточно мощного запирающего импульса требуется введение дополнительных каскадов усиления.

Для упрощения схемы и повыщения к.п.д. предложенного регулятора напряжения в нем база управляющего транзистора через резистор соединена со средней точкой резистивно-емкостной цепи, включенной между

анодом диода фильтра и коллектором основного транзистора.

На чертеже приведена принципиальная схема регулятора постоянного напряжения. Регулятор постоянного напряжения содержпт основной транзистор 1, управляющий транзистор 2, источник питания 3, соединенный через первичную обмотку дросселя 4 и основной транзистор с нагрузкой 5, диод фильтра 6. Между коллектором основного транзистора и анодом диода фильтра включена цепь, состояш,ая из конденсатора 7 и резистора 8. Средняя точка этой цепи через ограничивающий резистор 9 подключена к базе управляющего транзисгора, эмиттерный переход которого шунтирован диодом 10. Парал.лельно нагрузке подключен конденсатор флльтра И. Для отпиран.ия транзистора 1 служит дополнительный источник, подключенный через резистор 12. В процессе работы осуществляются поочередное включение и отключение регулирующего транзистора 1, вследствие чего источник 3 периодически подключается через дроссель 4 и регулирующий транзистор 1 к нагрузке 5. При этом на нагрузке 5 (и конденсаторе фильтра И) получается, постоянное напряжение, величина которого зависит от соотношения между длительностями включенного и выключенного состояний транзистора 1. Коммутация регулирующего транзистора 1 осуществляется с помощью импульсов управления, подаваемых извне на базу управляющего транзистора 2. При подаче положительного импульса на базу транзистора 2 последний отпирается и подключает переход база-эмиттер транзистора 1 к отрицательно заряженному выводу конденсатора П. Транзистор 1 начинает запираться, его коллекторный ток, а следовательно, н ток через первичную обмотку дросселя 4 резко уменьщается, что приводит к изменению полярности э.д.с. на первичной обмотке дросселя 4 и появлению на ней всплеска перенапряжения с полярностью, указанной на чертеже в скобках. На вторичной обмотке дросселя 4 также наводится э.д.с. соответствующей полярности, и начинает протекать ток от вторичной обмотки дросселя 4 через диод 6 и нагрузку 5. Всплеска напряжения не о бразуется, так как это напряжение ограничено суммой напряжений на конденсаторе И и диоде 6. Ограничение амплитуды импульса перенапряжения осуществляется с помощью цепи конденсатор У - резистор 8. При наличии последней в начальный момент перехода транзистора 1 в запертое состояние появление перенапряжения на его коллекторе приводит к кратковременному увеличению импульса тока через конденсатор 7, который далее протекает по двум цепям: через резистор 8 и через резистор 9 - переход база-эмиттер транзистора 2, Увеличенное значение импульса вызывает форсированное отпирание транзистора 2 и, следовательно, форсированное . запирание транзистора .Ь После окончания пёре оДного Процесса транзистор 2 будет удерживаться во включенно.м состоянии тОком, протекающим от вторичной обмотки дросселя 4 через резисторы 8, 9 и переход база-(эмиттер транзистора 2 (полярность э.д.с. обмоток дросселя 4 показана в скобках). При этом ток от внешнего источника смещения через резистор 12 (ранее поступавший в переход база-эмиттер транзистора 1) будет протекать через транзистор 2. При подаче извне отрицательного импульеа управления на базу транзистора 2 последний запирается. После этого ток от внен1него источника смещения через резистор 12 начинает протекать в переход база-эмиттер транзистора 1 и открывает последний, При включении транзистора 1 меняется полярпость э.д.с. на обмотках дросселя 4 (показана без скобок). Запирается диод 6, и начинает протекать ток от вторичной обмотки дросселя 4 через резисторы 8, 9 и диод 10. Смещением, образованно.м на ограничивающем диоде 10, транзистор 2 будет удерживаться в отключенном состоянии до момента прихода следующего положительного имнульса управления, после чего описанные процессы повторяются. в случае увеличения тока нагрузки процесс запирания транзн-стора 1 будет происходить так же быстро, как и при малых токах нагрузки. Это объясняется тем, что при больших токах амплитуда импульса перенапряжения, возникающая в момент запирания транзистора 1 на его коллекторе, будет также увеличиваться. Это влечет за собой увеличе„ие тока базы транзистора 2, что форсирует процесс отключения регулирующего транзистора 1, снижает коммутационные потери и позволяет уменьн ить число каскадов усиления сигнала управления транзистором 2. Цепь, состоящая из конденсатора 7 и резистора 8, кроме описанного назначения защищает транзистор 1 от пробоя, уменьшая амплитуду импульса перенапряжения в момент закрытия регулирующего транзистора, т. е. наличие этой цени позволяет увеличить индуктивность рассеяния между обмотками дросселя, что крайне важно для уменьшения коммутационных потерь, вызванных образованием свехртока в момент запирания диода 6, Формула изобретения Регулятор постоянного напрйжеЁИЯ, .содержащий подключенную параллельно входным зажимам через конденсатор фильтра цепь, образованную первичной обмоткой дросселя фильтра, вторичная обмотка которого соедй нена последовательно с Диодом ф1ильтраГ « переходом коллектор-эмиттер основного Транзистора, к бйзе которого подключен уП равляющий транзистор, отличающийся тем. Что, с целью упрощения схемы и повышения к.п.д., база управляющего Транзистора 56

через резистор соединена со средней точкоймежду анодом диода фильтра и коллектором

резистивно-емкостной цени, включенной осиовиого транзистора.

Г-П JFГ

(-)

ТПГГ 7±.

550741