Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение относится к технике стабилизации питающих напряжений радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано в источниках питания, к которым предъявляются требования повышенной надежности.

Известен ключевой стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, индуктивно-емкостный фильтр с демпфирующим диодом, схему сравнения, усилитель сигнала ошибки и блок защиты 1.

Однако в таких стабилизаторах отсутствует защита регулирующего транзистора при включении. Поэтому для обеспечения надежной работы стабилизаторов при их включении необходимо выбирать регулирующий транзистор и дроссель фильтра с большим запасом по коллекторному току регулирующего транзистора и гоку нагрузки. Это, в свою очередь, приводит к увеличению габаритов и.массы стабилизаторов.

Наиболее близким техническим решением является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно между первыми входным и выходным выводами регулирующий транзистор и дроссель индуктивно-емкостного фильтра с демпфирующим диодом, блок для управления, входом соединенный с выходными выводами, а

выходом подключенный к базе регулирующего транзистора, и блок для защиты, состоящий из первого датчика тока, включенного между анодом демпфирующего диолта и вторым входным выводом, второго датчика тока, включенного между вторым входным выводом и вторым выходным выводо.м, соединенны.м с конденсатором индуктивно-емкостного фильтра, и усилительного транзистора, база которого подключена к второму выходному выводу, колQ лектор соединен с входом блока для управления, а эмиттер - со средним выводом резистивного делителя напряжения, одно плечо которого подключено к первому выходному выводу 2.

Такой стабилизатор отличается низкой на5 дежностью его работы как в нормальных, так и в аварийных режимах, а также при включении.

Это обусловлено тем, что при открывании регулирующего транзистора вследствие инерционности демпфирующего диода, к базо-эмиттерному переходу транзистора блока для защиты прикладывается обратное напряжение, практически равное входному, в течение времени рассасывания зарядов в базе демпфирующего диода. Так как допустимое обратное напряжение базо-эмиттерного перехода кремниевых транзисторов не-превышает единиц вольт, то последнее приводит к,выходу из строя транзистора блока для защиты.

Цель изобретения - повысить надежность работы стабилизатора как в нормальных, так и в аварийных режимах (нерегрузка, короткое замьжание в нагрузке), а также при включении.

Эта цель достигается подключением в схеме импульсного стабилизатора постоянного напряж-ения другого плеча резистивного делителя напряжения через дополнительно введенньш диод к аноду демпфирующего диода и через дополнительно введенный резистбр - к. базе усилительного транзистора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора.

Стабилизатор содержит последовательно соединенные регулируюидий транзистор 1 и дроссель выходного индуктивно-емкостного фильтра 2 с де.мпфирующим диодом 3; к выходу стабилизатора подключена нагрузка 4 и вход блока 5 управления, выход которого соединен с базой регулирующего транзистора 1. Кроме того, стаби«1изатор содержит блок 6 защиты, первый датчик, тока, резистор которого включенв цепь демпфирующего диода 3, а второй датчик 8 тока на резисторе между входным и выходным зажимами, резистивный делитель напряжения на резисторах 9, 10 своей средней точкой подключен к эмиттеру усилительного транзистора 11, а одним из плеч через дополнительно введенные диод 12 и резистор 13 соединен соответственно с анодом демпфирующего диода 3 и одним из выходных выводов.

Стабилизатор работает следующим образом. При включении источника питания с напряжением Usx открывается регулирующий транзистор 1 и происходит накопление электромагнитной энергии в дросселе выходного индуктивно-емкостного фильтра 2. Увеличение коллекторного тока регулирующего транзистора 1 вызывает возрастание падения напряжения на втором датчике 8 тока и отпирание уси-. лительного транзистора 11. Последний, воздействуя на блок 5 управления, обеспечивает запирание регулирующего транзистора 1. В дальнейшем насыщенное состояние усилительного транзистора 11 поддерживается суммарным падением напряжения на первом и втором датчиках тока 7 и 8 до тех пор, пока ток разряда дросселя выходного индуктивно-емкостного фильтра 2 не снизится до минимального значения, при котором выполняется равенство

UR + URS иэ5.+ Us/a + URIO

где Lbff - напряжение база-эмиттер открытого усилительного транзистора 11;

IJpii- падение напряжения на открытом диод 12;

UR, URS - падения напряжения на первом и втором датчиках тока 7 и 8;

I-RIO - падение напряжения на резисторе 10.

После запирания усилительного транзистора 11 снова включается регулируюцдий транзистор 1. Вследствие инерционных свойств демпфирующего диода 3 в течение времени рассасывания зарядов в его базе к демпфирующему диоду 12 прикладывается обратное напряжение, запирающее его. При этом к базоэмиттерному переходу усилительного транзистора 11 прикладывается обратное напряжение, определяемое суммарным падением напряжения на резисторах 10 и 13. Пос)1е запирания демпфирующего диода 3 импульс коллекторного тока регулирующего транзистора 1 снижается до значения, определяемого запасом электромагнитной энергии дросселя.выходного индуктивно-емкостного фильтра 2 в момент запирания усилительного транзистора 11, и начинается вновь накопление электромагнитной энергии в дросселе выходного индуктивно-емкостного фильтра 2. Далее импульсный режим

включения стабилизатора продолжается аналогично описанному по достижению квазиустановившегося режима. С этого момента блок 6 защиты не оказывает влияния на -блок 5 управления. Аналогично происходит работа стабилизатора при перегрузках и коротких замьь

каниях в нагрузке 4.

Благодаря наличию диода 12 и резистора 13 обратное напряжение на базо-эмиттерном переходе усилительного транзистора 11 не превыщает допуст«.мых значений во всех режимах работы импульсного стабилизатора, что повыщает его надежность.

, Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно между первыми входным и выходным выводами регулирующий транзистор и дроссель выходного индуктивно-емкостного фильтра с демпфирующим диодом, блок для управления, входом соединенный с выходными вы водами, а выходом подключенный к базе регулирующего транзистора, и блок для защиты, состоящий из первого датчика тока, включенного между анодом демпфирующего диода и вторым входным выводом, второго датчика тока, включенного между вторым входным выводом и вторым выходным выводом, соединенным с конденсатором выходного индуктивно-емкостного фильтра, и усилительного транзистора, база которого подключена к второму выходному выводу, коллектор соединен с входом блока для управления, а эмиттер - со средним выводом резистивного делителя напряжения, одно плечо которого подключено к первому выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, другое плечо резистивного делителя напряжения через дополнительно введенный диод подключено к аноду демпфирующего диода и через дополнительно введенный резистор - к базе усилительного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1; Авторское свидетельство СССР № 418842, кл. G 05 F 1/56, 1972.

2. «Полупроводниковая электроника в технике связи . Связь, подписано к печати в

марте 1976, вып. 717, с. Ю6.