Импульсный стабилизатор Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

1

Изобретение относится к электротехнике Н может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоустройств.

Известны импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, содержащие регулирзпощий транзистор, работающий в ключевом режиме и входом подключенный к ишротно-импульсному модулятору, фильтр, состоящий из конденсатора, диода и дросселя с дополнительной облЛ)ткой, защунтированной через выпрямитель дополнительным транзистором, выполняющим роль активного сопротивления, а дополнительный блок управления, выход которого подключен ко входу дополнительного тра1|зистора 1 и 2.

Недостатком указанных импульснь х стабилизаторов является сложность системы управле кия и низкий КПД, который обусловлен рассеиванием избыточной энергии в дополнительном транзисторе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, LCD-фильтр, дополмительный транзистор, подключенный через 1 диод параллельно дросселю LCD-фильтра, модулятор ширины импульсов управления и релейный элемент, входами подкчпюченные к выходным выводам стабилизатора 3.

Недостатком известного устройства является низкий КПД, что связано с использованием в качестве шунтирующего элемента транзистора, работающего в активном режиме, т.е. улучшение данамических свойств стабилизатора дости10гается за счет рассеивания избыточной энергии, накопленной дросселем в щунтирующем эле- менте.

Цель изобретения - увеличение КПД стабилизатора.

«5

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор напряжения введены схемы И и ИЛИ-НЕ, причем выход регулирующего транзистора подключен к выходу схемы И, вход дополнительного транзистора подклю20чен к выходу схемы ИЛИ-НЕ, а входы указанных схем присоединены к выходам модулятора ширины импульсов и релейного элемента. Кроме того, дополнительный транзистор подключен к отпайке дросселя LCD-фильтра и к дополнительной обмотке дросселя LCDфильтра. На фиг. 1 схематично приведено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его действия. Импульсный стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, LCD-фильтр, состоящий из диода 2, дросселя 3 и конденсатора 4, подключенную к выходу фильтра нагрузку 5, дополнительный транзистор 6, подключенный через диод 7 параллельно дросселю фильтра. Входы регулирующего и дополнительного транзисторов подключены, соответственно, к выходам схем И 8 и ИЛИ-НЕ 9, входы которых, в свою очередь, подсоединены к выходам модулятора ширины импульсов 10 и релейного злемента 11. Входы модулятора шири1 ы импульсов и релейного злемента подключены к вь1ходу стабилизатора. Принцип действия стабили:|атора поясняется временными диаграммами на фиг. 2. До моме та времени t t. на выходе релейного злеме та 11 высокий потенциал, поэтому импульсы управления, вырабатываемые модулятором щирины импульсов 10, проходят на вход регулирующего транзистора 1 через схему 8, а тран зистор 6 закрыт. Диод 7 исключает подачу обратного напряжения на транзистор 6 в инте валах времени, соответствующих открытому состоянию транзистора 1. В момент времени t t. происходит скачкообразное увеличение сопротивления нагрузки 5, в результате зтого входное напряжение , стабилизатора возрастет и в момент времени t tj. Достигает вели;чины, равной верхнему порогу срабатывания релейного злемента 11. На выходе зтого элемента устанавливается низкий потенциал, в . результате чего транзистор 1 закрывается, а на вход транзистора 6 поступают логически инвертированные импульсы управления, вырабатываемые модулятором ширины импульсов 10. В промежутке времени ty на котором ток дросселя 3 больше тока нагрузки, стабилизацня напряжения осуществляется переключением транзистора 6. Чем меньше величина тока в дросселе фильтра, тем больше относительная длительность закрытого состояния транзистора 6. На интервалах времени, когда транзистор 6 закрыт, ток дроссе ля протекает через нагрузку и уменьшается. В интервалах времени, когда транзистор 6 открыт и насыщен, ток с небольшими потерями циркулирует в контуре, образованном дросселем 3, транзистором 6 и диодом 7. В некоторый момент времени t t-j ток дрос. селя уменьшается до нуля, напряжение на нагрузке снижается до величины, равной ниж4нему порогу срабатывания релейного злемента 11 и стабилизатор возвращается в исходное состояние. Таким образом, в предлагаемом устройстве величина выброса выходного напряжения при c6pocje нагрузки не превышает порога срабатьшания релейного элемента, который ограничивается снизу только величиной пульсаций выходного напряжения, но в отличие от известного улучшение качества выходного напряжения происходит не в ущерб КПД, так как транзистор 6 работает в ключевом режиме и практически вся энергия, накопленная в дросселе, передается в нагрузку 5. Наряду с основной задачей решается задача по расширению диапазона изменения тока нагрузки стабилизатора вплоть до холостого хода. В режимах малых нагрузок из-за подъема нагрузочной характеристики стабилизатора происходит срабатывание релейного злемента и отключение стабилизатора от первичного источника, что вызывает уменьшение напряжения на нагрузке стабилизатора и новое переключение релейного элемента. Таким образом, стабилизатор начинает работать в комбинированном релейно-широтно-импульсном режиме и в отличие от известного, работающего в непрерывном режиме, имеет и в этом случае более высокий КПД. Укаэашш1е цели могут быть достигнуты также при подключении дополнительного транзистора к дополнительной обмотке дросселя фильтра. Формула изобретения 1.Импульсный стабилизатор, содержащий регулирующий Транзистор, LCD-фильтр, дополнительный транзистор, подключенный через диод параллельно дросселю LCD-фильтра, модулятор ширины импульсов управления и релейный злемент, входами подключенные к выходным выводам стабилизатора, отличающийся тем« что, с целью повыше ния КПД, в него введены схемы И и ИЛИ-НЕ, причем вход регулирующего транзистора подключен к выходу схемы И, вход дополнительного транзистора подключен к выходу схемы , а входы указанных схем присоединены к выходам модулятора цшриш импульсов и релейного злемента. 2.Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный транзистор подключен к отпайке дросселя LCD-фнльт3.Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный транзистор подключен к дополнительной обмотке дросселя LCD-фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 277073 кл. Н 02 М 1/08, 1968.

8753616

tfttи

Фиг1