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

1

Изобретение относится к средствам поддержания постоянного напряжения и может быть использовано для улучшения электрических параметров импульсных стабилизаторов напряжения.5

Известны импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, состоящие из регулирующего элемента, включенного последовательно с нагрузкой, коммутирующего элемента, накопительного дрос-10 селя, конденсатора фильтра, измерительного элемента, усилителя постоянного тока со схемой сравнения, источника опорного напряжения, модулятора 1.. 15

Недостаток таких устройств - сравнительно высокий уровень пульсаций выходного напряжения, часто ограничивающий возможности их применения.

Наиболее близким к изобретению яв-20 ляется импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока,содержащий составной регистрирующий элемент, включенный между входной клеммой и входом DLC сглаживаквдего фильтра, выход ко- 25 торого соединен с выходными клеммами, измерительный элемент, вход которого соединен с выходными клеммами, а выход - с базой транзистора усилителя постоянного тока, коллектор которого ЗО

через первый резистор соединен с точкой соединения базы управляющего транзистора и цепочки из последовательно соединенного второго резистора и первого конденсатора, второй конец которой соединен с коллектором регулирующего элемента, эмиттер управляющего транзистора соединен с эмиттером регулирующего элемента, а коллектор через третий резистор соединен с общей шиной и через цепочку из параллельно; соединенного второго конденсатора и стабилитрона с базой регулирующего элемента, причем эмиттер транзистора усилителя постоянного тока соединен с первым источником опорного напряжения 2 .

Однако в известном устройстве невозможно достигнуть значительного уменьшения пульсаций выходного напряжения в диапазоне частот, определяемых возможностями элементной базы, без заметного ухудшения массогабаритных и электрических характеристик (т.е. необходимо введение дополнительного фильтра и т.д.).

Цель изобретения - уменьшение пульсаций выходного напряжения, повышение стабильности, улучшение динамических свойств и массогабаритных

характеристик стабилизатора напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе напряжения постоянного тока в качестве измерительного элемента использован пороговый элемент с большим коэффициентом усиления, первый вход которого служит входом измерительного элемента, второй вход соединен со вторым источником опорного напряжения, а выход служит выходом измерительного элемента, причем между базой и эмиттером транзистора усилителя постоянного тока включен введенный конденсатор.

На чертеже приведена электрическая схема устройства.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент - составной транзистор 1 и 2, управляющий транзистор 3, коллектор которого подключен к базе составного транзистора 1 и 2 через цепочку из параллелльно соединенных конденсатора 4 и стабилитрона 5, между точкой соединения которых и общей шиной включен резистор 6 смещения, цепочку из последовательно соединенных конденсатора 7 и резистора 8, включенную между базой управляющего транзистора 3 и коллектором -регулирующего составного транзистора,усилитель постоянного тока со схемой сравнения, выполненный на транзисторе 9, коллектор которого через ограничительный резистор 10 соединен с базой управляющего транзистора, а эмиттер соединен с источником опорного напряжения, выполненном на стабилитроне 11 и резисторе 12, пороговый элемент 13 с большим коэффициентом усиления, выход которого соединен с базой транзистора 9 усилителя постоянного .тока и через конденсатор 14 с эмиттером транзистора 9, а на выходы порогового элемента подается выходное напряжение и регулируемое опорное от дополнительного источника 15 опорного напряжения фильтр-демодулятор, включенный последовательно с нагрузкой и состоящий из коммутирующего диода 16, накопительного дросселя 17 и конденсатора 18.

Устройство работает следующим . образом.

Регулирующий составной транзистор 1 и 2, управляющий транзистор 3 и последовательно включенные конденсатор 7 и резистор 8 образуют схему несимметричного мультивибратора, имеющего собственную частоту автоколебаний. Когда управляквдий транзистор 3 открыт, регулирующий составной транзистор 1 и 2 закрыт, в следующий момент времени транзистор 3 закрыт, а регулирующий составной транзистор 1 и 2 открыт и насьвден. Время открытого состояния регулирующего транзистора определяется временем разряда конденсатора 7 через резисторы 8 и 10 и

транзистор 9 усилителя постоянного тока со схемой сравнения,следовательно, зависит от разности управляющего напряЖения, снимаемого с порогового элемента с большим коэффициентом усиления и опорного напряжения, получаемого от источника 11 опорного напряжения. Таким образом, регулирование выходного напряжения осуществляется изменением времени проводящего состояния регулирующего транзистора 1 и 2 с помощью фильтрадемодулятора, состоящего из диода 16 накопительного дросселя 17 и конденсатора 18, осуществляется демодуляция последовате ьности импульсов в постоянное напряжение установленной величины. Цепочка из параллельно соединенных конденсатора 4 и стабилитрона 5 обеспечивает надежное запирание регулирующего транзистора 1 и 2.

Применение в качестве измерительного элемента порогового элемента с большим коэффициентом усиления принципиально меняет характер процессов, происходящих в схеме.

Если в известном устройстве время проводящего состояния регулирующего транзистора 1 и 2 зависит от времени разряда конденсатора 7 через резисторы 8 и. 10 и переход транзистора 9 и определяется разностью между средним уровнем выходного напряжения и величиной опорного напряжения, то в предложенном устройстве измерительный элемент - пороговое устройство с большим коэффициентом усиления управляется непосредственно величиной пульсации выходного напряжения и в свою очередь через транзистор, работающий в импульсном режиме усилителя постоянного тока со схемой сравнения, управляет работой несимметричного мультивибратора. Таким образом, скважность импульсов регулирующего транзистора 1 и 2 зависит непосредственно от амплитуды пульсаций выходного напряжения. Поэтому величина пульсации выходного напряжения значительно уменьшается.

Чувствительность схемы определяется коэффициентом усиления порогового элемента 13, а уровень срабатывания предложенного устройства устанавливается с помощью дополнительно введенного регулируемого источника 15 опорного напряжения.

Дополнительно введенный конденсатор 14, включенный между выходом порогового устройства и эмиттером транзистора 9, принципиально необходим и служит для формирования импульсного сигнала управления транзистором 9.

Применение двух опорных напряжений - в усилителе постоянного тока и дополнительно введенного на входе порогового устройства - значительно повьашает точность стабилизации.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий составной регулирующий элемент, включенный между входной клеммой и входом OLC сглаживающего фильтра, выход которого соединен с выходными клеммами, измерительный элемент, вход которого соединен с выходными клеммами, а выход - с базой транзистора усилителя постоянного тока, коллектор которого через первый резистор соединен с точкой соединения базы управляющего транзистора и цепочки из последовательно соединенного второго резистора и первого конденсатора, второй конец которой соединен с коллектором регулирующего элемента, эмиттер управляющего транзистора соединен с эмиттером регулирующего элеIмента, а коллектор через третий резистор соединен с общей шиной и через цепочку из параллельно соединенного второго конденсатора и стабилитрона с базой регулирующего элемента, причем эмиттер транзистора усилителя

постоянного тока соединен с первым источником опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения величины пульсаций выходного напряжения, повышения стабильности, улучшения динамических свойств и уменьшения веса и габаритов, в качестве измерительного элемента использован пороговый элемент с большим коэффициентом уси ления, первый вход которого служит входом измерительно0го элемента, второй вход соединен со вторым источником опорного напряжения, а вЕЛХод служит выходом измерительного элемента, причем между базой и эмиттером транзистора усилителя 5 постоянного тока включен введенный конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе 0 1, Авторское свидетельство СССР № 586442, кл. G 05 F 1/58, 1976.

2. Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. Вып.10. М., 5 Связь, 1972.