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

1

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано для питания стабилизированным напряжением электронной аппаратуры.

Известен импульсный стабилизатор по- 5 стоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, DLC-фильтр и схему управления, включающую усилитель постоянного тока, транзистор, резистор и конденсатор 1. Схема известного стабилиза- ю тора проста и достаточно надежна, однако в указанной схеме напряжение на входе устройства ограничено и не должно превышать предельно допустимого напряжения коллектор- эмиттер для выбранного типа i5 регулирующего транзистора.

Известен также ключевой стабилизатор постоянного напряжения 2, содержащий р-егулирующий п-р-п транзистор, эмиттер которого подключен к входному зажиму, 20 коллектор - к точке соединения дросселя и анода диода DLC-фильтра, а база - к первому выходу блока управления, первым входом связанного с выходными зажимами, И дополнительный конденсатор фильт)а,, 25 соединенный одним выводом с входным зажимом.

Известный стабилизатор имеет облегченный по напряжению режим работы транзисторного ключевого регулятора, обеспечи- ЗО

ваемый подключением диода DLG-фильтра к выходу дополнительного выпрямителя, связанного через зарядный резистор и нормально замкнутый контакт с эмиттером ключевого транзистора. Известная схема включения позволяет снизить напряжение, действующее на переходе коллектор - эмиттер ключевого транзистора, или увеличить диапазон входных напряжений стабилизатора, однако КПД его снижается из-за дополнительного расхода мощности, отбираемой от инвертора для подпитки диода DLG-фильтра, причем с возрастанием напряжения дополнительного выпрямителя возрастают суммарная мощность инвертора и ток через ключевой транзистор и дроссель, что увеличивает токовую нагрузку силовых, ключевого и усилителя мощности транзисторов и габариты дросселя фильтра и трансформатора инвертора.

Кроме того, необходимость использования инвертора в тех случаях, когда не требуется осуществлять развязку входного и выходного напряжений, приводит к усложнению схемы и увеличению габаритов.

Целью изобретения являются повыщение КПД и снижение габаритов стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в него введены второй дроссель, подключенный одним выводом к входному зажиму.

a другим, через катод - анод, введенного донолнительного диода - с другим выводом второго конденсатора фнльтра, введенным входом блока унравления н катодом диода DLC-фильтра, нричем точка соединения катода донолнительного диода и вывода второго дросселя нодключены через коллекторно-эмиттерный переход введенного р-п-р транзистора с общим зажимом, а база соединена со вторым введенным выходом блока управления, блок управления содержит широтно-имнульсный. модулятор, задающий генератор, два элемента сравнения, источник эталонного напряжения и два пусковых элемента, причем первые входы элементов сравнения подключены к источнику эталонного напряжения, вторые входы соответственно - к первому н второму входам блока унравления, а выходы - к соответствующим первому и второму входам широтно-импульсного модулятора, третий вход которого соединен с выходом задающего генератора, при этом два выхода щиротно-импульсного модулятора через соответствующие пусковые элементы подключены к первому и второму выходам блока управления соответственно.

На чертеже изображена нринципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора.

Стабилизатор содержит входной зажим 1, подключенный через переход эмиттер- коллектор л-р-п первого регулирующего транзистора 2 к точке соединения анода диода 3 и дросселя 4, другим выводом соединенного с выходным зажимом 5 и через параллельно включенные конденсатор 6 фильтра и нагрузку 7 с плюсовом входным зажимом 8, соединенным с эмиттером второго регулирующего р-п-р транзистора 9, коллектор которого через второй дроссель 10 подключен к минусовой щине питания, а через катод - анод второго диода И - ко второму конденсатору 12 фильтра, катоду диода 3 и входу блока 13 управления, другие входы которого подключены к шинам питания, а два выхода соответственно - к базам первого и второго регулирующих транзисторов. Кроме того, блок управления содержит широтно-имнульсный модулятор (ШИМ) 14, входами соединенный с задающим генератором 15 и элементами 16 и 17 сравнения напряжения с источником 18 эталонного напряжения, а выходами, через первый 19 и второй 20 пусковые элементы с соответствующими выходами блока.

Стабилизатор работает следующим образом.

По включению стабилизатора первый и второй регулирующие транзисторы открываются напряжением, появляющимся на выходах пусковых элементов, при этом происходит нарастание выходного напряжения и тока через дроссель 10. Когда напряжение на выходе стабилизатора достигает уйтановленных значений, на первом выходе ШИМ 14 появляется сигнал, который через пусковой элемент 19 проходит на базу первого регулирующего транзистора, в моменты включения которого ток дросселя 4 начинает заряжать конденсатор 12, напрял ение на нем достигает установленного значения, при этом на втором выходе ШИМ

нреобразователя появляется сигнал, который через пусковой элемент 20 управляет вторым транзистором, при закрытии которого ток дросселя 10 разряжает конденсатор 12. Процесс устанавливается, когда токи

заряда через диод 3 и разряд, через диод И этого конденсатора становятся равными, причем, так как закрывание и открывание обоих регулирующих транзисторов происходит одновременно, пульсации напряжения на втором фильтрующем конденсаторе становятся незначительными и его величина может быть-небольщой. Подбором параметров элемента 17 напряжения в точке соединения диодов 3 и 11 и конденсатора

12 устанавливается равным ноловине входного напряжения, таким образом напряжение на коллекторах регулирующих транзисторов также не превышает половины напряжения на выходных шинах.

Формула изобретения

1.Ключевой стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий п-р-п транзистору эмиттер которого подключей к входному зажиму, коллектор - к точке соединения дросселя и анода диода DLC-фильтра, а база - к первому выходу блока управления, первым входом связанного с выходными зажимами, и дополнительный конденсатор фильтра, соединенный одним выводом с входным зажимом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и снижения габаритов стабилизатора, в него введены второй дроссель, подключенный одним выводом к входному зажиму, а другим, через катод- анод введенного дополнительного диода - с другим выводом дополнительного конденсатора, введенным вторым входом блока

управления и катодом диода DLC-фильтра, причем точка соединения катода дополнительного диода и вывода второго дросселя подключены через коллекторно-эмиттерный переход введенного р-п-р транзистора с общим зажимом, а база соединена со вторым введенным выходом блока управления.

2.Стабилизатор поп. 1, о т л и ч а ю щ и йся тем, что блок управления содержит

щиротно-импульсный модулятор, задающий генератор, два элемента сравнения, источник эталонного напряжения и два пусковых элемента, причем первые входы элементов сравнения подключены к источнику эталонного напряжения, вторые входы соответстйенно - к первому и второму входам блока управления, а выходы - к соответствующим первому и второму входам широтноимпульсного модулятора, третий вход которого соединен с выходом задающего генератора, прн этом два выхода щиротно-импульсного модулятора через соответствующие пусковые элементы подключены к первому и второму выходам блока управлений соответственно.

Цсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 414579, кл. G 05F 1/56, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 467338, кл. G 05F 1/64, 1969 (прототип).