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

.(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯЙЯОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электрорадиотехнике, а именно, к источникам питания и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники. Известны импульсные стабилиэаторы выполненные на последовательном регулируккцем элементе, включающие интегрирующий фильтр, блок управления и широтно-нмпульсный модулятор {. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является импульсный стабилизатор постоян ного напряжения, содержащий астабйль ный мультивибратор, выполненный на подключенном параллельно входным выводс1М через первый резистор первом транзисторе и включенном последовательно в выходную шину через второй резистор вторе транзисторе, причем база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а между точкой соединения второго резистора с коллектором второго транзистора и общей шиной включена цепь, соотоящая из последовательно включенных, параллельно соединенных трв тьего резистора и конденсатора, нелинейного полупроводникового элеманта и четвертого резистора/ причем к точке соединения нелинейного элемента и четвертого резистора подключена база первого транзистора, параллельно входным выводам подключены последовательно соединенные резистор и стабилитроны, параллельно одному из которых подключен переменный резистор, а параллельно вьлводам для подсоединения нагрузки подк.гаочены делитель и конденсатор. Недостатком импульсного стабилизатора является невысокая точность стабилизации и достаточно большие пульсации выходного напряжения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение стабилизации и уменьшение выходных пульсаций. Поставленная цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем астабильный мультивибратор, выполненный на подключенном параллельно входным выводам через первый резистор первом транзисторе н включенном последовательно в выходную шину через второй резистор втором транзисторе, причем база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а между точкой соединения второго резистора с коллектором второго тран эистора и общей шиной включена цепь состоящая из последовательно включенных, параллельно соединенных третьего резистора и конденсатора, нелинейного полупроводникового элемента и четвертого резистора, причем к точке соединения нелинейного элемента и четвертого резистора подключена база первого транзистора, парал лельно входным выводам подключены последовательно соединенные резистор и стабилитроны, параллельно одному и которых подключен переменный резист а параллельно выводси для подсоединения нагрузки подключены делитель и конденсатор, дополнительно введен дифференциальный усилитель, выход которого через резистор подсоединен к аноду нелинейного полупроводникового элемента, а входы, первый - к регулирующему выводу переменного резистора, второй - к переменному выводу делителя. На чертеже представлена электрическая принципиальная схема импульсн го стабилизатора постоянного напряже ния. Импульсный стабилизатор представ ляет собой астабильный мультивибратор, выполненный на первом резистор 1, первом транзисторе 2, втором резисторе 3, втором транзисторе 4, третьем р езисторе 5, конденсаторе б нелинейном полупроводниковом элемен те 7, четвертом резисторе 8, резист ре 9, стабилитронах 10 и 11, переменном резисторе 12, делителе 13 и конденсаторе 14, дифференциальном усилителе 15, резисторе 16, Импульсный., стабилизатор работает следующим образом. При включении пи тания транзистор 4 оказывается откры Tbw и конденсатор большой емкости 14 на выходе стабилизатора заряжается. Напряжение с выхода стабилиза тора через делитель напряжения 13 поступает на вход дифференциального усилителя. На второй вход дифференциального усилителя через делитель 12 поступает опорное напряжение с источника опорного напряжения - стабилитрона 11. В случае, еслинапряже ние с выхода стабилитрона превысит по абсолютной величине опорное напря жение (измерение производится на вхо дах дифференциального усилителя 15) на величину .ЦН-Э-ШПОР ц где - напряжение включения не линейного элемента 7; и pop - пороговое напряжение транзистора 2; К - коэффициент усиления диф ференциального усилителя 15, то транзистор 2 отпирается. Прн этом отрицательный потенциал базы транзистора 4 уменьшается по абсолютной величине и внутреннее сопротивление транзистора 4 увеличивается. Процесс ускоряется цепочкой обратной связи из сопротивления 5 и емкости 6, включенной между коллектором транзистора 4 и базой транзистора 2. Транзистор 4 закрывается и заряд конденсатора 14 прекращается. Как только выходное напряжение стабилизатора упадет, то нелинейный элемент 7 переходит в область, где его сопротивление велико и транзистор 2 закроется, а транзистор 4 откроется, обеспечивая заряд конденсатора 14 и стабилизацию выходного напряжения. Таким образом, транзисторы 2 и 4 работают как мультивибратор, частота и длительность импульсов регулируется входным напряжением и выходным током стабилизатора при помощи дифференциальн:ого усилителя таким образом, что выходное напряжение стабилизатора остается постоянным. При помощи делителя напряжения 13 регулируют выходное напряжение стабилизатора. Т.к. коэффициент усиления дифференциального усилителя большой (например, для операционного усилителя серии 140 он составляет 3000), то изменение напряжения включения нелинейного элемента 7 и порогового напряжения транзистора 2 (например, за счет изменения напряжения питания стабилизатора при изменении температуры), как и сама величина этого напряжения практически не оказывает влияния на выходное напряжение, поэтому в качестве нелинейного элемента 7 может быть использован любой стабилитрон или даже кремниевый диод (полярность включения его необходимо изменить на обратную) . Гистерезис (различные напряжения включения и выключения) нелинейного элемента 7 и транзистора 2 также практически не влияют на величину выходного напряжения ввиду большого коэффициента усиления дифференциального усилителя, поэтому пульсации выходного напряжения будут отсутствовать. За счет введения дифференциального усилителя в схему стабилизатора, выполненного в виде астабильного мультивибратора, и соединение его со стороны выхода через токоограничительное сопротивление с нелинейным элементом, а со стороны входов через делители напряжения с выходом стабилизатора и с дополнительно введенным источником опорного напряжения, можно построить стабилизатор, имеющий малые габариты и вес, т.к. рассеяние мощности на силовом транзисторе небольшое, поскольку он работает в ключеBOM режиме. Стабильность выходного напряжения при этом увеличивается.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий астабильный мультивибратор, выполненнь й на подключенном параллельно входным выводам через первый резистор первом транзисторе и включенном последовательно в выходную шину через второй резистор втором транзисторе, причем база второго транзистора соединена с коллекторе первого транзистора, а между точкой соединения второго резистора с коллектором второго тран- зистора и общей шиной включена цепь, состоящая из последовательно включенных, параллельно соединенных третьего резистора и конденсатора, нелинейного полупроводникового элемента и четвертого резистора, причем к точке соединения нелинейного элемента и четвертого резистора подключена база первого транзистора, параллельно входным выводам подключены последовательно соединенные резистор и стабилитроны, параллельно одному из которых подключен переменный резистор, а параллельно выводам для подсоединения нагрузки подключены делитель и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения стабилизации и уменьшения выходных пульсаций, дополнительно введен дифференциальный усилитель, выход которого через резистор подсоединен к аноду нелинейного полупроводникового элемента, а

5 входы, первый - к регулирующему выводу переменного резистора, второй - к переменному выводу делителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

2.Фишер Г.Н. Транзисторная техника для радиолюбителей, Л. , 1966, с.126-127, р.4-77.