Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Известны импульсные стабилизаторы нап|зяжения постоянного тока jlj , Наиболее близким к изобретеншо я&ляется импульсный стабилизатор Hanpssжения постоянного тока, содержащий регулирующий транзистор, коллектором соединенный с первым выводом Дросселя фильтра, а эмиттером - с минусовой входной клеммой, подключенные к выход ным клеммам конденсатор фильтра и измерительный элемент выходов соединенный со входом модулятора длительности, выход которого соединён с базой регулирующего транзистора, две параллельны цепочки, каждая на которых состоит из последовательно включеннь х в прямом и обратном порядке диода и конденсатор подключенные между точкой соединения дросселя фильтра с регулирующим транзистором иплюсовой шиной f2l . Однако при колеОанни входного напряжешш питания дополнительное напряжение будет также нестабильным, что приведет к значительному изменению коэффициента заполненуш импульсов, оаределяемого по , ВЫХ-ЦлОП е; UB ВХОДформуле п нов напряжение питания, Ugbit. выходное напряжение стабилизатора и ЧдоП .дополнительное напряжнее для создания режима частичной модуляции. Требоаанве к изменению коэффшгаевта заполнения импульсов в большом дваоазоне приводит к увеличению нестабильности выходного напряжения стабилизатора, вследствие чего приходится увеличивать коэффициент усиления в цепи обратной связи. Кроме этого, при максимальном сходном напряжении питания дополнительное нащзяженне (равное половине входного) будет приближаться к уровню выходного напряжения стабилизатора и коэффициент заполнения импульсов будет очень мал (менее 0,1), что затруднит работу модулятора длительносгги ( pfKOмендуемый диапазон viaMCHeHUH ког-))Н циента заполнения импульсов 0,8-0,2) или приведет к eixi отказу. Поэтому .желательно, чтобы дополнительное напряжение бьто стабнлизировалчым. Кроме того, при работе стабилигэатора во.з- никают большие броскитока в MOMGIJT заряда конденсаторов цепи до пол ни тел tj- ного напряжения1 Целью изобретения яапяется увеличение .стабильности выходного напряжения при уменьшении диапазона изменения коэффици ента заполнения импульсов и уменьшение бросков тока в момент заряда конденсаторов цепи дополнительного напряжения. Это достигается тем, что в известном импульсном стабилизаторе напряжения по стоянного тока точками соединения диода и конденсатора двух параллель ных цепочек включен введенный дроссель. В этом случае дополнительное стабили зированное напряжение будет равно половине выходного напряжения стабилизатора так как цепь до ЮЛ ни т ель но го напряжения содержащая параллельные цепи из конденсатора и диодов, соединенные с дросселем, можно рассматривать как импульс ный стабилизатор дополнительного напря жения, имеющий общий регулирующий транзистор с основным стабилизатором. Коэффициент заполнения: импульсов для рассматриваемого стабилизатора равен при этом задано и gb( JjNOn следовательно у Для стабилизатора дополнительного иапря7кения коэффициент заполнения импульсов равен а- -г- , -Т.е. для основного стабилизатора и для стабилизатора дополнительного напряжения коэффициенты заполнения импульсов равн и дополнительное напряжение будет равно половтше выходного напряжения. Кроме этого, дроссель, установленны в цепи дополнительного напряжения, буде ограничивать броски тока в момент ряда конденсаторов этой цепи. На чертеже гфедставлена электршческ схема импульсного стабилизатора напря жения. В минусювук) шину первичногт источника П1ггшп1я включен регулирующий транзистор 1 типа п-р-п, соединенный последовательно с д)осселе, 2 и конденсатором 3 фильтра, подключенным параллельно нагрузке. Измерительный элемент 4, содержаш.ий источник опорного напряжения и делитель выходного напряжения на резисторах, подключен к вькоду стабилизатора. Выход измерительного элемента 4 соединен со входом модулятора длительности 5 {устройством преобразования сигнала ошибки с выхода измеритель. аого элемента в серию П1: ямоугольных импульсов с изменяющимся коэффициентом зг1полнеиия в зависимости от уровня входного напряжения питания). Выход модулятора длительности 5 соединен с базой регулирующего транзистора 1 в Jmoлнeннoго по схеме составного транзистора К обшей точке соединения регу71ирующегх траиаистора 1 и дросселя 2 фильтра подсйединен анодом разрядный диод 6, Катод диода 6 соедиме с конденсатором 7, подключенным другим выводом к плюсовой щиНе питания, и дополнительным дросселем 8, Другой вывод введенного дросселя 8 соединен с кондексатором 9, подключенным, в свою очередь, к обшей точке регулиругошего транзистора 1 и дросселя 2, и с анодом разрядного диода 10, подключенным катодом к плюсовой щине питания. Работает импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока следующим образом. При включении напряжения питания открывается регулирующий транзистор 1 (входит в режим насыщения). На выходе стабилизатора начинает заряжаться конденсатор 3 фильтра. Одновременно происходит заряд двух последовательно соединенных конденсаторов 7 и 9 через дроссель 8. В этот момент разрядные диоды б и 10 закрыты обратным напряжением первичного источника. На дросселе 2 при прохонодении тока нагрузки и на дросселе 8 при прохо вденик тока заряда конденсаторов 7 и 9 падает напряжение, равное разности входного напряжения питания и заданного выходного напряжения стабилизатора, в результате чего дроссели накапливают магнитную энергию. При достижении напряжения на выходе стабилизатора чуть выше заданного уровня изМерительный элемент 4 вырабатывает сигнал ошибки, поступающий после усиления на модулятор длительности 5. С модулятрра длительности 5, преобразующего усиленный сигнал ошибки в серию прямоугольных импульсов, поступает на

регулирующий транзистор I отрицатель™ ный импульс, зашфаюший его.

На дросселе 2 возникает ЭДС самоиндукции, отпирающая разрядные диоды 6 и 10, и поэтому конденсаторы 7 и 9 соединяются параллельно, образуя дополнительный источник питания для создания режима .частичной модуляции с напряжением, равным половине выходного напряжения стабилизатора. В дросселе 8 такке возникает ЭДС самоиндукции и магнитная энергия, накопленная в нем, подзаряжает конденсаторы 7 и 9. ЭДС самоиндукции дросселя 2 складывается с дополнительным стабилизированным напряжением на конденсаторе 7 и 9 и будет поддерживат ток в цепи нагрузки стабилизатора. При этом ток через дроссель 2 будет равен сумме токов разряда конденсаторов 7 и 9. При уменьшении напряжения на выходе стабилизатора чуть ниже заданного уровня с измерительного элемента 4 на модулятор длительности 5 поступает сигнал ошибки. С выхода модулятора длительноети 5 на регулирующий транзистор 1 подается положительный импульс, отпирающий его, и весь процесс повторяется. При этом на входе индуктивно - емкостного фильтра (дроссель 2 и конденсатор 3) будет наблюдаться пульсирующее напряжение прямоугольной формы с частичной модуляцией. Как известно, индуктивность дросселя фильтра определяется по форм W Вы« (оп) i где t,,.. . - время выключенного состоя- BtoiK.J. НИН регулирующего транзистора, fikJ - заданное изменение тока нагрузки через основной дроссель (выбираемое равным 0,1-0,2 Оц ). Индуктивность дополннтельного дросселя также определяется по этой же формуле, но максимальный ток через него будет равенЛОц е кс(0.1 О,2) Э„ . Следовательно, дополнительный дроссель по габаритным размерам будет в несколько раз меньше основного дросселя, так как расчитывается на значительно меньший ток.

Предлагаемый стабилизатор имеет два стабилизирова{ ных напряжения (на конденсаторах 7 и 9) по уровню в два раза меньших выходного напряжения стабилизатора, которые можно использовать для питания модулятора длительное- ти и других управляющих устройств стабилизатора. Формула изобретения Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий транзистор, коллектором соединенный с первым вьшодом дросселя фильтра, а эмиттером; - с минусовой входной клеммой, подключенные к выходным клеммам ковщенсатор фильтра и измерительный элемент, выходом соединенный со входом модулятора длительности, выход которого соединен с базой регулирующего транзистора, две параллельные цепочки, каждая из которых состоит из последовательно включенных в прямом и обратном порядке диода и конденсатора, подключенные между точкой соединения дросселя фильтра с регулирующим транзистором и плюсовой шиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности выходного напряжения и уменьшения брос- ков входного тока, между точками соединения диода и конденсатора двух парал- лельньцс цепочек включен введенный дроссель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.. Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. Вып. 14, 1974, с. . 2. Авторское св1щетел,.ство СССР по заявке № 2489115/2 -07, гш. 6 05 F 1/56, 24.05.77.