Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1978 года по МПК G05F1/56 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЮСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано в качестве вторичного HCTOMijHKa электропитания повышенной надежности.

Известен импульсный стабилизатор напряжения постоянного токэ, в котором 8 силовой частн контура импульсного регулирования используются мощные коммутирующие диод я регулирующий транзистор I}.

Наиболее близким к нзобретению техническим решением является импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулнрующнй транзистор, импульсный трансформатор, выходной LC-фнльтр, управляющий орга и и коммутирующий диод, причем регулирующий транзистор и первичная обмотка импульсиого трансформатора включены последовательно со входнымя выводами, вторичная обмотка импульсного трансформатора через выходной LC-фяльтр подключена к выходным выводам, к которым подключены также входы управляющего органа, выходом подключенного к базе регулирующего транзнстора {2}.

В связи с тем, что даже лучшие современиые диоды нмеют быстродействие ниже, чем

.быстродействие широко применяемых силовых

дрейфовых транзисторов, в процессе переключения их возникает коммутацнонный выброс коллекторного тока н коммутационный выброс напряжения. Коммутационный выброс коллекторного тока возннкает из-за того, что обратное сопротивление диода восстанавлнвается немгновенно. Это приводит к дополннтельным потерям мощности и ухудшает выходные характеристикн стабилизатора.

Коммутационный выброс напряжения обусЛaвливaetcя быстродействием регулнрующего

транзистора н тем, что прямое сопротивление диода восстанавливается тоже немгновенно.

При этом коммутационный выброс напряження, прикладывается к переходу эмиттер-коллектор регулнрующего транзнстора и появляется вероятность вывода его из строя из-за перенапрйженнй, особенно для высоковольтных стабнлнзаторов напряжения.

ч

Для умч ньшення коммутационных :всплесков тока и.напряжеаня уменьщают .скорость

нараотания тока базы регулирующего транзистора, ио это сводит на нет преимущества высокочастотных дрейфовых транзисторов. В том же iJiy4ae, когда выбранный тип коммутирующего диода гто быстродействию значительно уступает регулирующему транзистору, в схему стабилизатора приходится вводить допол.нительные , ограничивающие коммутационные токи и напряжения. Таким образом, отсутствиеси ювых импульсных диодов существеннь1М образом препятствует наиболее эффективному использованию высокочастотных Дрейфовых транзисторов в импульсных регуляторах напряжения и приводит к уменьшению их надежности. Целью изобретения является повышение надежности импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока. Эта цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе напряжения постоянного .тока, содержащем регулирующий транзистор, импульсный трансформатор, выходной LCфильтр, угфавля1рщий орган и коммутирующий ДИОД, причем регулирующий транзистор и первичная импульсного трансформатора включены последовательно со входными выводами, вторичная обмотка импульсного трансформатора через выходной 1С-фил тр подключена к выходным выводам, к которым подключенЕз также входы управляющего органа, выходом подключенного к базе регулирующего транзистора, новым является то, что коммутирующий диод подключен параллельно первичной обмотке импульсного трансформатора, а выходной силовой выход регулирующего транзистора соединен с автотрансформаторным выводом этой же обмотки. Принципиальная схема импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока представлена на чертеже. Импульсный стабилизатор содержит входной источник питания Ип, регулирующий траи зистор К, импульсный трансформатор Тр, коммутирующий диод Д, выходной фильтр на накопительном дросселе Др и выходном конденсаторе Сн, управляющий орган СУ ключевым транзистором, а также нагрузку RH. Стабилизатор работает следующим образом При включении регулирующего транзистора К М01дност1 трансформируется в выходную цепь и напряжение на выходе стабилизатора увеличивается. При определенной величине выходного нййряйсения управляющий орган СУ отключает регулирующий транзистор К. Возникающая ЭДС самоиндукции трансформатора Тр прикладывается к коммутирующему диоду Д в отпирающем направлений, который шун:тирует обмотку трансформатора. В трансформаторе Тр создается режим короткого замыкания. Выходной контур, включающий вторичную обмотку трансформатора, накопительный дроссель Др, выходной конденсатор Сн и нагрузку RH, характеризуется явлениями, обусловленными изменением начального энергетического состояния контура в отсутствии вынуждаюц1его воздействия, т. е. а йыходном контуре при отключении ключевого транзистора имеет место только собственный tiponecc. Из параметров импульсного трансфор laafupa на переходной процесс в выхрдномг кой туре влияет только омическое сопротивление вторичной обмотки, величина которого незначитель 1О влияет на постоянную времени, т. е. несколько увеличивает скорость убывания тока в контуре. Так как значение энергий, закключенных в индуктивности дросселя Др и емкости конденсатора Сн не может изменяться во времени скачками, то ток в индуктивности и напряжение на емкости при любом конечном воздействии (при запирании и отпирании ключевого транзистора К с любой конечной скоростью) должны изменяться во времени непрерывным образом. В соответствии с этим начальные значения токов и напряжений будут равны их значениям в момент времени, непосредственно предшествующий переходному процессу. Данный стабилизатор по сравнению с известным имеет с ледующие преимущества: простота изготовления импульсного трансформатора с необходимыми обмоточными данными и подключение коммутирующего диода к автотрансформаторным выводам первичной обмотки его позволяют шкроко варьировать выбором регулирующих транзисторов и коммутирующих диодов по допустимым токам, напряжениям и быстродействию; устранение коммутационных всплесков коллекторного тока и напряжения создает благоприятные тепловые и электрические режимы работы для регулирующего транзистора и коммутирующего диоДа, что повышает надежность стабилизатора в целом. Формула и бретения. Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий траизнстор, импульсный трансформатор, выходной LC-фнльтр, управляющий орган .и коммутирующий диод, причем регулирующий транзистор и первичная обмотка импульсного трансформатора включены йоследовательно со входными выводами, вторичная обмотка импульсного трансформатора через выходной LCфильтр подключена к выходным выводам, к которым подключены также входы управляющего органа, выходом подключенного к базе регулирующего транзистора, отличающийся тем, что с целью повышения надежности, коммутирующий диод подключен параллельно пербйчкой обмотке импульсного трансформатора, Ё выходной силовой вывод регулирующего транзистора соединен с автотрансформаторным выводом этой же обмотки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: . 1.4 Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока, М., «Связь 1970, с. 76, рис. 5.1. 2. «Полупроводниковые приборы и их применейие, сб. статей под редакцией Федотова Я. В., М., «Сов. радио, вып. 27, 1973, рис. 1, с. 233.