Низковольтный импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 

(54) НИЗКОВОЛЬТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение предназначено для использования в устройствах полупроводниковой промыишенной автоматики различного назначения, в частности в блоках питания с резервированием полупроводниковых логических элементов серии Логика-Т н интегральных схем в схемах дискретных систем, которые в силу осуществляемых функций выполнены таким образом, что не попускают даже кратковременного перерыва в питании.

Известен низковольтный стабилизатор напряжения с последовательным регулирующим элементом на составном транзисторе с однокаскадным усилителем ощибки. Для получения опорногЧ) напряжевия используется кремниевый стабилитрон, питающийся от вспомогательного вьптрямителя с фильтром, включенного на выход дополнительной обмотки силового трансформатора. Пита- ние усилителя ошибки осуществляется от другого вспомогательного выпрямителя с фильтром ij.

Одншсо такой стабилизатор имеет низкий КПП, так как регулирующий элемент работает в режиме непрерывного регулирования, и низкий коэффициент стабилизации, так как питание усилите- ля ошибки осуществляется нестабилизв- рованным напряжением.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

низковольтный импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно между выводами для подключения к питающему источнику и выводами для подключения

нагрузки регулирующий транзистор н L СО-фильтр, усилитель сигнала ошибки, выполненный на транзисторе, эмиттер которого подключен к обшей щвне, а база соединена с выходом резистивного делителя напряжения, через стабилитрон подсоединенного к выводам для подключения нагрузки, шунтированным балластным блоком 2.

Недостатком этого стабилизатора является то, что применение такой схемы в режиме резерва также требует трех изолированных источников, кроме того на выход стабилизатора включен балластный резистор, обеспечивающий устойчивую работу стабилизатора при малых токах нагрузки, что резко снижает КПД стабилизатора.

Целью изобретения является повышение КПП стабилизации и упрошение его схемы.

Это достигается тем, что в предложенном низковольтном импульсном стабилизаторе постоянного напряж&ния, содержащем включенные последовательно между выводами для подключения к питющему источнику и выводами для пол- ключения нагрузки регулирующий транзистор и иСО- ильтр, усилитель сигнала ошибки, выполненный на транзисторе эмиттер которого подключен к обшей шине, а база соединена с выходом реаистивного делителя напряжения, через стабилитрон подсоединенного к выводам для подключения нагрузки, шунтированпым балластным блоком, балластный блок выполнен в виде двухтактного транзисторного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходной трансформатор которого снабжен двумя вторичными обмотками. Причем каждая из обмоток подключена к соответствующему однополупериодному выпрямителю с фильтром, выход первого -из вьшрямителей с филыгром через резистор включен между стабилитроном и общей шиной, а выход второго выпрямителя с фильтром через параметрический стабилизирующий блок подключен к цепи питания усилителя сигнала ошибки.

На чертеже показана принципиальная схема предложенного низковольтного импульсного стабилизатора.

Плюсовая шина источника соединена С катодом диода 1 фильтра, через резистор 2 - с хронирующим конденсатором 3, эмиттером транзистора 4 усилителя ошибки, конденсатором 5 выходного фнлнгра, вмиттером транзисторов 6 и 7 .балластного блока, через резистор со средней точкой базовой обмотки трансформатора балластного блока, анодом стабилитрона 9 и конденсатором фильтра 10 эталона, выводом вторичной обмотки 11 трансформатора балластног блока, второй вывод который через

анод-катод выпрямительного днода 12 и резистор 13 соединен с катодом стабилитрона 9. В точку соединения выпрямительного диода 12 и резистора 13 подключен положительным полюсом конденсатор фильтра 10.

Минусовая щияа источника соединена с коллекторами регулирующего транзистора 14 и транзистора 15 схемы угфавления. Эмиттер транзистора 14 соединен с анодом диода 1 фильтра и с выводом основной обмотки 16 дросселя фильтра 17, подсоединенной дру-гим выводом к хронирующему конденсатору 3 и к катоду стабилитрона 18, который через последовательно включенные резисторы 19, 20, 21 резистивного делителя связан с катодом стабилитрона 9 и с конденсатором 22. Одна обкладка последнего подключена к вторичной обмотке 23, а другая - к средней точке последовательно соединенньк Бьгарямительного диода 24 и балластно го резистора 25, другой вывод которого подключен к аноду стабилитрона 18 и к одному из выводов резистора 26, другой вывод которого подключен к коллектору транзистора 4 и базе транзистора 15. Эмиттер транзистора 15 соединен с выводом дополнительной обмотки 27 дросселя фильтра 17, яругой вывод которой подключен к базе регулирующего транзистора 14. База транзистора 4 соединена с резистором 20.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход стабилизатора через переход эмиттер-коллектор регулирующего транзистора 14 и обмотку 16 дросселя филыгра 17 течет ток нагрузки. В обмотке 27 дросселя фильтра 17 также течет ток нагрузки, при этом в обмотке 27 дросселя филыгра наводится ЭДC которая вызывает ток по цепи: обмотка 27 дросселя филнгра, конденсатор 3, эмиттерный переход транзистора 14, обмотка 27 дросселя фильтра. В результате конденсатор 3 заряжается, поддерживая транзистор 14 в открытом состоянии, на входе стебилизатора появляется на-пряжение. Запускают статический преобразователь напряжения, и на вторичных обмотках его трансформатора появляется переменное напряжение прямоугольной формы. С обмотки 23 переменное напряжение вьтрямляется диодом 24 сглаживается конденсатором 22, стабилизируется переметрическим стабилизирующим блоком, включающим балластный резистор 25 и стабилитрон 18, и, складываясь с напряжением выхода импульсного стабилизатора, пост пает через резистор 26 на коллектор транзист ра усилителя ошибки 4, обеспечивая его питание. Со вторичной обмотки 11 трансформатора переменное напряжение вьтрямляется диодом 12, сглаживается конденсатором Ю и подается на стабилитрон 9. На вход усилителя ощибки транзистора 4 поступает напряжение с резистивного делителя схемы сравнения, определяя состояние транзистора 4, который в свою очередь определяет состояние транзистора 15 и велиЧ1щу сопротивления перехода эмиттер-коллекто этого транзистора. По мере заряда конденсатора 3 ток базы транзистора 14 уменьшается, и При определенной его величине транзистор 14 переходит в режим отсечки, при этом ЭДС дополнительной обмотки 27 дросселя фильтра 17 изменяет знак, вследствие чего с обмотки 27 дросселя на базу транзистора 14 поступает поло жительное смещение, которое надежно его закрывает. Напряжение на выходе стабилизатора поддерживается неизменным за счет энергии выходного L CDфильтра импульсного стабилизатора, состоящего из конденсатора 5, дросселя фильтра 17 и диода 1. Под действием ЭДС обмотки 27 дросселя фильтра 17 происходит перезаряд конденсатора 3 и, когда величина положитепьнотх) смешения на базе транзистора 14 становится равной нулю, он лавинообразно переходит в открытое состояние, далее весь цикл повторяется Скважность и среднее значение напряжения на выходе стабилизатора определяются величиной сопротивления перехода эмиттер-коллектор транзистора 15, работающего в линейном режиме При повышении напряжения на выходе стабилизатора увеличивается сигнал ошибки, который усиливается транзисто ром 4 и, поступая на вход транзистора 15, прикрывает его. Это способству ет увеличению сопротивления его перехода эмиттер-коллектор, уменьшенто времени заряда конденсатора 3, а следовательно, и времени открытого состо яния транзистора 14. В результате напряжение на выходе импульснсгтх стабилизатора снижается до установленного. При понижении напряжения на выходе стабилизатора величина ошибки рассогласования уменьшается, транзистор 15 приоткрывается, что уменьшает сопро- тиштение перехода его эмиттер-чсоллектор и увел1гчивает время заряда конденсатора 3 и время открытого состояния транзистора 14, напряжение на выходе стабилизатора увеличивается до установленного. Таким образом осуществляется стабилизация напряжения иа вьрходе стабилизатора. Формула изобретения Низковольтный импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включеш ые последовательно между выводами для подключения к питающему источнику и выводами для подключения нагрузки регулирующий транзистор и LCD-фильтр, усилитель сигнала ошибки, вьшолнеиный на транзисторе, эмиттер которого подключен к общей щине, а база соединена с выходом резистивного делителя напряжения, через стабилитрон подсоединенного к выводам для подключения нагрузки, шунтированньм балластным блоком, отличающийся тем, что, с целью повыщешш КПД и упрощения схемы стабилизатора, балластный блок вьгаолнен в виде двухтшстного транзисторного преобразователя постоянного напряжения в постоянное, выходной трансформатор которого снабжен двумя вторичными обмотками, причем каждая из обмоток подключена к соответствующему однополупериодному вьшрямителю с фильтром, выход первого из упомянутых вьтрямитепей с фильтром через резистор включен между упомянутым стабилитроном и общей шиной, а выхоа второго вьшрямителя с фильтром через параметрический стабилизирующий блок подключен к цепи питания усилителя сигнала ошибки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Карпов В. И. Полупроводвиковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока . М., 1967, с. 96. 2.Отраслевой каталог Блоки питания для элементов серии Логика-Т, Информэлектро, 1975.

.АУ

П

Ч Т О О

7«

2425

:г-щ

i6

-i- ff

(Ж