Астатический импульсный стабилизаторпОСТОяННОгО НАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам электропитания, и может Ьыть использовано в системах электропитания радиотехнической аппаратуры..

Известен астатический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий два усилителя мощности и выходные трансформаторы, подк.пюченные к выходам измерительного генератора и генератора опорной частоты 1 .

Недостатками этого устройства являются сложность силовой части и большое число силовых регулирующих ключей.

известен астатический импульсный стабилизатор постоянного напряжения , содержащий регулирующий элемент на двух транзисторах, сглаживающий фильтр, генератор напряжения опорной частоты и измерительный генератор 2

Недостатками такого устройства являются узкий диапазон фазового сдвига, высокий коэффициент пульсаций и невысокий коэффициент стабилизации выходного напряжения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является аста

тический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, одним силовым выводом подключенный к первому зажиму

источника питания, сглаживающий

фильтр, соединенный входом с другим силовым выводом регулирующего элемента и вторым зажимом источника питания, а выходом - с выходными зажимами стабилизатора, подключенные к выходным зажимам своими входами измерительный генератор с выходным трансформатором и источник опорного напряжения и соединенный с выходом

источника опорного напряжения генератор напряжения опорной частоты с выходным трансформатором, вторичные обмотки которого связаны с управляющим входом регулирующего элемента

и с выходными обмотками выходного трансформатора измерительного генератора з.

Недостатками данного устройства являются невысокий КПД,небольшая

стабильность выходного напряжения и узкий диапазон регулирования. Управление транзистором регулирующего элемента в этом устройстве осуществляется однополярными импульсами

с выхода выпрямителя, что повышает

пртери мощности в цепи управления, н обеспечивает форсированного запирания транзистора и приводит к затягиванию заднего фронта импульса напряжения на транзисторе. По этой причине в транзисторе регулирующего элемента рассеивается значительная мощность, что снижает КПД устройства в целом и сужает диапазон регулирования, особенно при высокой частоте напряжения. Генератор напряжения опорной частоты в устройстве потребляет ток от источника опорного напряжения, представляющего собой пapaJv1eтpичecкий стабилизатор напряжения. Средняя величина этого тока изменяется в зависимости от фазового сдвига между выходными напряжениями измерительного генератора и генератора опорной частоты, что увеличивает нестабильность напряжени на выходе параметрического стабилизатора и, как следствие, уменьшает стабильность выходного напряжения астатического стабилизатора.

Цель изобретения - повышение КПД увеличение стабильности выходного напряжения и расширение диапазона регулирования устройства.

Цель достигается тем, что астатический импульсный стабилизатор постоянного напряжения снабжен подключенным параллельно зажимам для подключения источника питания фазочувствительным усилителем, состоящим из четырех транзисторов и двух импульсных трансформаторов и разделенным на два одинаковых канала, в каждом из которых силовые выводы обоих .транзисторов и первичная обмотка импульсного трансформатора включены последовательно;к управляющим входам двух транзисторов разных каналов подключены вторичные обмотки выходного трансформатора генератора напряжения опорной частоты а два других транзистора разных каналов подключены управляющими входами к выводам вторичных обмоток выходного трансформатора измерительного генератора, регулирующий элемент состоит из двух регулирующих транзисторов, соединенных параллельно силовыми выводами, а к управляющим выводам каждого из них подключена вторичная обмотка одного из импульсных трансформаторов.

На фиг.1 приведена функциональН:ая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений.

Предлагаемое устройство состоит из.регулирующего элемента 1, одним силовьгм выводом подключенного к первому зажиму источника питания, сглаживающего фильтра 2, соединенно входом с другим силовым выводом регулирующего элемента 1 и вторым зажимом источника питани-я, а выходом с выходными зажимами стабилизатора.

параллельно подключенных к ним своими входами измерительного генератора 3 с выходным трансформатором 4 и источника 5 опорного напряжения, соединенного с его выходом генератора 6 напряжения опорной частоты с выходным трансформатором 7, подключенного параллельно полюсам источника питания фазочувствительного усилителя 8, состоящего из четырех транзисторов 9-12 и двух .импульсных трансформаторов 13 и 14, разделенного на два одинаковых канала 15 и 16, в калщом из которых силовые выводы обоих транзисторов 9 и 10 (11 и 12) и первичная оОмотка импульсйого трансформатора 13(14) включены последователно,-,- к имеющим общую точку соединения эмиттерам двух транзисторов 9 и 11 разных каналов 15 и 16 подключена средняя точка, а к их базам - крайние выводы вторичной обмотки 17 выходного трансформатора 7 генератора 6 напряжения опорной частоты, а два других транзистора 10 и 12 разных каналов 15 и 16 подключены управляющими выводами к выводам вторичных обмоток 18 и 19 выходного трансформатора 4 измерительного, генератора 3 регулирующий элемент 1 состоит из двух транзисторов 20 и 21, соединенных параллельно силовыми выводами, к управляющим выводам каждого из них, зашунтированным ограничительными дио дами 22 и 23, подключена вторичная обмотка 24(25) одного из импульсных трансформаторов 13(14).

Устройство работает следующим образом. . I .

В установившемся режиме работы генератор напряжения опорной частоты и измерительный геiiepaTop вырабатывает переменные напряжения (соответственно Don и мъм ) прямоугольной формы равной частоты, сдвинутые по фазе (фиг.2). В течение одного полупериода работы полярность напряжения на вторичной обмотке 17 выходного трансформатора 7 соответствует полярности показанной на фиг.1 без скобок. При такой полярности транзистор 9 канала 15 открыт, а транзистор 11 канала 16 заперт. Этим обеспечивается работ только одного канала в течение одного полупериода (в рассматриваемом полупериоде канал 16 отключен).По окончании промежутка времени, соотвествующего сдвигу фаз между напря;кениями генераторов 6 и 3 (f на фиг.2) происходит отпирание транзистора 10 канала 15 и первичная обмотка импульсного трансформатора 13 через открытые транзисторы 9 и 10 оказывается подключенной параллельно полюсам источника питания, а на его вторичной обмотке 24 появляется импульс положительной полярности, который открывает транзистор 20 регулирующего элемента 1. Открытый транз.истор 20 обеспечивает подключение источни ка питания через сглаживающий фильтр 2 к нагрузке. Открытое состояние транзистора 20 поддерживается до мо мента окончания рассматриваемого пол периода: работы генератора б напряже ния опорной частоты, при котором происходит изменение полярности нап жения на обмотке 17 выходного транс форматора 7 (полярность напряжения на обмотке 17 для следующего полупе .риода показана на фиг.1 в скобках). Это изменение полярности приводит к запиранию транзистора 9 канала 15 и его отключению, а также к от ключению первичной обмотки импульс- ного трансформатора 13 от источника питания. Под действием энергии, накопленной в импульсном трансформаторе 13 на его обмотках, образуется импульс отрицательной полярности (фиг.2),который ограничивается по амплитуде ограничительным дио дом 22 и поступает на управляющий вход транзистора 20, обеспечивая его форсированное запирание. Одновременно с запиранием транзистора 9 канала 15 открывается транзистор 11 канала 16. Процессы, протекающие в течение начавшегося следующего полу периода работы устройства, ничем не отличаются от процессов для первого полупериода, но при этом открываются транзисторы 11 и 12 канала 16 и транзистор 21 регулирующего элемента 1,а отпирающий и запирающий импульсы формируются в импульсном трансформаторе 14 канала 16 (на фиг.2 обозначен и. Если в процессераб ты устройства происходит изменение напряжения источника питания или тока нагрузки, изменяются сдвиг фаз ме;кду направляющими генераторов 3 и б, длительность импульсов на выходе фазочувствительного усилителя 8 и время открытого состояния транзисторов 20 и 21 регулирующего элемента 1 настолько, что напряжение на нагру ке поддерживается стабильным. Таким образом, фазочувствительный усилитель обеспечивает полупериодную работу транзисторов регулирующего элемента, их форсированное запирание, выделение фазового сдвига между напряжениями генераторов, усиление мощности сигналов с их выходов, исключает влияние генераторов друг на друга по выходу и обеспечивает/постоянство их нагрузки. Формула изобретения Астатический импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент одним силовым выводом соединенный с первым зажимом для подключения источника питания, сглаживающий фильтр, соединенный входом с другим силовым выводом регулирующего элемента и вторым зажимом для подклЕочения источника питания, а выходом - с выходными зажимами, подключенные к выходным зажимам своими входами измерительный генератор с выходным трансформатором, источник опорного напряжения и соединенный с выходом источника опорного напряжения генератор напряжения опорной частоты с выходным трансформатором, вторичные обмотки которого связаны с управляющим входом регулирующего элемента и с выходными обмотками выходного трансформатора измерительного генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, увеличения стабильности выходного напряжения и расширения диапазона регулирования он снабжён подсоединенны.м параллельно зажимам для подключения источника питания фазочувствительным усилителем, разделенным на два одинаковых канала, ка/одый из которых состоит из двух транзисторов и одного импульсного трансформатора, силовые выводы этих транзисторов и первичная обмотка импульсного трансформатора включены последовательно, к управляющим входам двух транзисторов разных каналов подключены вторичные обмотки выходного трансформатора генератора напряжения опорной частоты, а управляющие входы двух других транзисторов разных каналов соединены с выводами вторичных обмоток выходного трансформатора измерительного генератора, регулирующий элемент состоит из двух регулирующих транзисторов, силовые выводы которых соединены между собой, а управляющие выводы подключены к соответствующим вторичным обмоткам импульсных трансформаторов. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 199224, кл. Н 02 М 7/48, 1965. 2.Александрин В.И. Импульсные табилизаторы напряжения на транзисорах. - Сб. Полупроводниковые прибоы и их применение.Под ред. Я.А. Федоова, Вып.7. М., Советское радио, 961, с. 240, рис. 12. 3.Авторское свидетельство СССР 310241, кл. G 05 F 5/00, 1970.

. - О