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

1

Изобретенне относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аннаратуры.

Известный импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит ключевой элемент и генератор импульсов, связанные с управляемым мультивибратором, фильтр и схему сравнения, подключенные к выходу стабилизатора 1. Устройство, являющееся иаиболее близким техническим решением к изобретению, содержит ключевой элемент, включенный в одну из силовых шип между входной клеммой и первым выводом основной обмотки дросселя фильтра, второй вывод которой соединен выходной клеммой, а дополнительная обмотка этого дросселя одним выводом соединена с базой транзистора, узел сравнения, один из входных выводов которого соединен с общей шиной, а выход подключен через узел управления к заправляющему входу ключевого элемента 2.

Недостатком известных устройств является низкий коэффициент стабилизации.

Целью изобретения является повышение коэффициента стабилизации.

Поставленная цель достигается тем, что в известном импульсном стабилизаторе постоянного напряжения другой вывод дополнительной обмотки дросселя фильтра соединен с эмиттером транзистора, с другим входным выводом узла сравнения и с катодом введенного диода, анод которого подключен к выходной клемме, а коллектор транзистора через резистор соединен с входной клеммой.

На фиг. 1 дана электрическая схема 10 стабилизатора; на фиг. 2--диаграммы напряжения.

Имнульсный стабилизатор состоит из ключевого элемента 1, генератора 2 импульсов, управляемого мультивибратора 3, дрос15 селя 4 фильтра с дополнительной обмоткой 5, транзнстора 6, разделительного диода 7 н узла 8 сравнения. Генератор 2 импульсов и управляемый мультивибратор 3 образуют узел 9 управления. Символами t/i, 2, , 20 выхИ f/on обозначены напряжения, форма которых приведена на фиг. 2.

В стабилизаторе имеет место интегральная широтно-импульсная модуляция.

25 Работу стабилизатора достаточно рассмотреть на интервале времени, равном периоду Т следования импульсов. В интервале от О до Гц (см. фиг. 2, кривая 1) происходит процесс разряда хронирующего

30 конденсатора мультивибратора током обратной связи, который можно описать выражением1№,) П„ где Я1 -величина порога и определяется параметрами стабилизатора (входным сопротивлением и коэффициентом усиления схемы сравнения, начальным напряжением и величиной емкости хронирующего конденсатора) ; оа - линейно связаны с U Uoa соответственно. Из выражения (1) следует, что одну и ту же длительность импульса (7n const) можно получить при различнььх значениях величины порога IIi и ошибки регулирования А / 7вых-t/on.. Причем уменьшение величины порога приводит к уменьшению ошибки At/, и следовательно, к увеличению коэффициента усиления (коэффициента стабилизации) стабилизатора. Если ошибка регулирования имеет знакопеременный характер, то на интервале от 0 до Гц интегрируется только положительная часть (см. фиг. 2, кривая 2). В этом случае коэффициент стабилизации принимает максимальное значение. Чтобы выходной транзистор мультивибратора не закрывался в момент времени /1 (см. фиг. 2, пунктирная кривая), когда ошибка AU становится отрицательной, необходимо обеспечить режим насыш,ения этого транзистора. В известных стабилизаторах указанный режим достигается заданием в базу транзистора постояиного тока смеш,ения. Однако это приводит к тому, что величина П: и соответственно ошибка At/ увеличиваются, а коэффициент стабилизации уменьшается. С целью увеличения коэффициента стабилизации вторичная обмотка 5 сглаживаюш,его дросселя 4 подключена к переходу база - эмиттер транзистора 6, коллектор которого связан с входом стабилизатора, а эмиттер - с входом узла 8 сравнения и катодом разделительного диода 7, анод которого подключен к выходу стабилизатора. При открывании ключевого элемента 1 от управляемого мультивибратора 3 через первичную обмотку дросселя протекает ток нагрузки, который способствует наведению ЭДС во вторичной обмотке дросселя. Отрицательный потенциал этой ЭДС прикладывается к базе, а положительный - к эмиттеру транзистора 6. Транзистор 6 закрывается, а диод 7 открывается под действием выходного напряжения стабилизатора. Таким образом, на интервале от О до Гц происходит процесс разряда хронирующего конденсатора мультивибратора током коллектора транзистора узла сравнения, форма которого зависит только от выходного напряжения стабилизатора. При закрытом ключевом элементе во вторичной обмотке дросселя наводится ЭДС обратной полярности, под действием которой транзистор 6 открывается, а диод 7 закрывается входным напряжением стабилизатора, которое но величине больше выходного напряжения стабилизатора. Согласно изобретению повышение коэффициента стабилизации не приводит к нарушению устойчивости стабилизатора, так как на интервале от 7и До Т выходной сигнал мультивибратора определяется постоянным напряжением на входе стабилизатора (см. фиг. 2, кривая 3). Путем подбора параметров можно получить отрицательную или положительную компенсацию нестабилизированных колебаний входного напряжения. Отрицательная комненсация соответствует увеличению выходного сигнала стабилизатора при увеличенни входного. Положительная компенсация соответствует изменению напряжений в одну сторону. Па границе между областями положительной и отрицательной компенсаций суш,ествует режим, в котором измеиения стабилизируемого напряжения не вызывают изменений напряжения на выходе стабилизатора. Другое преимущество предлагаемого стабилизатора состоит в том, что узел сравнения может работать при больших пульсациях выходного нанряжения без нарушения электрической прочности транзистора узла сравнения и существенных нелинейных нскаженнй. Формула изобретения Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий ключевой элемент, включенный в одну из силовых шин между входной клеммой и первым выводом основной обмотки дросселя фильтра, второй вывод которой соединен с выходной клеммой, а дополнительная обмотка этого дросселя одним выводом соединена с базой транзистора, узел сравнения, один из входных выводов которого соединен с общей шиной, а выход подключен через узел управления к управляющему входу ключевого элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации, другой вывод дополнительной обмотки дросселя фильтра соединен с эмиттером транзистора, с другим входным выводом узла сравнения .и с катодом введенного диода, анод которого подключен к выходной клемме, а коллектор транзистора через резистор соединен с входной клеммой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока. «Связь, М., 1970, с. 127. 2.Авторское свидетельство СССР № 417775, кл. Q 05 F 1/56, 1971.

J 0