Импульсный параметрический стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F3/08 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания аппаратуры, требуквдей стабилизированного постояиного напряжения. Известен импульсный параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержащий ключевой транзистор, сглаживающий LC-фильтр иа лиией ион дросселе и конденсаторе, коммутирующий диод, насыщающийся трансфор матор и источник опорного напряжения Однако для этого устройства характер ны повьшенные потери электроэнергии в силовой цепи из-за введеиия в нее элементов схемы управления (обмотки насьацакщегося трансформатора) /. Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является устройство, содержащее ключевой транзистор, включенный между входной клеммой и дросселем L.CD-фильтра, выходом подключенного к выходньм клеммам, пусковую цепь из последовательно соединенных диода и резистора, подключенную к входньм кле1Ф ам, к&алщающийся трансформатор, первичная обмотка которого первым выводом подкшочсна к выходу ключевого транзистора, а вторым .через источник опорного напряжения - к общей вшне, вторичная обмотка одаим шаводом соединена с управляюндам электродом ключевого транзистора, а другим выводом - с точкой соединения диода и резистора пусковой цепи{2Д. Однако для данного устройства ха- . рактерна низкая эксплуатационная надежность из-за Перенапряжения на эмиттер-базовом переходе ключевого тра зистора, возникающим в момент пуска стабилизатора. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе дроссель LCD-фильт-ра вьшолнен с дополнительной обмоткой, один вывод которой подключен к

общей шине, а другой через последовательно соединенные введенные диод и ограничительный резистор - к второму выводу первичной обмотки насьпцающегося трансформатора.

На чертеже.представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Стабилизатор содержит ключевой транзистор 1J коммутирующий диод 2 1СГ-ф1 льтра5 трансформатор 3 с магнитопроводом из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и двумя обмотKattti: первичной 4 и вторичной 5, источник опорного напряжения - стабилитрон 6, пусковую цепь, состоящую из диода 7 и резистора 8, сглажива1р пдай ЬС1 -фильтр .на конденсаторе 9 и линейном дросселе с обмоткой 10 и дополнительной обмоткой 11, ограничитель ньй резистор 12 и диод 13.

В устройстве ключевой транзистор I соединен с обмоткой 10 дросселя и конденсатором 9 ЬС1 -фильтра. Ко входу фильтра подключен диод 2, а к выходу фильтра - нагрузка. Вторичная обмотка 5 трансформатора 3 соединена с эмиттер-базовым переходом транзистора 1 , а первичная обмотка 4 через стабилитрон 6 подсоединена к коммутирующему диоду 2. Параллельно стабилитро ну 6 через ограничительный резистор 1 и диод 13 подк лючена дополнительная обмотка 11 дросселя фильтра.

Устройство работает следующим образом.

В момент подачи входного напряжения с помощью диода 7 и резистора 8 транзистор I приоткрывается. Напряжением на вторичной обмотке 5 транзистор 1 лавинообразно открывается и удерживается в замкнутом состоянии. Через транзистор 1 и обмотку 0 дросселя протекает нарастающий по величине ток. На выходе устройства появляется напряжение. К цепи обмотка 4 насыщакяцего трансформатора 3 - стабилитрон 6 прикладывается напряжение, практически равное Ugy. Магнитопровод трансформатора 3 перем гничивается под действием приложенного к обмотке 4 напряжения, равного разности наг пряжений 0gj( HUtt - напряжение на стабилитроне. Время перемагничивания магнитопровода определяет время замкнутого состояния транзистора.

В это время к дополнительной обмотке 11 дросселя приложено напряжение, paBHoejUgx -UcrlK , где Ктр соотнощение числа витков обмоток 4 и 5. Напряжение на обмотке 11 блокируется диодом 13.

При насыщении магнитопровода трансформатора 3 величина напряжения на его вторичной обмотке 5 резко уменьшается и транзистор 1 закрывается. Ток, протекающий через обмотку 10 дросселя, уменьшается, полярности ЭДС самоиндукции на обмотке 10 и напряжения на обмотке 11 изменяются на противоположные. Коммутирующий диод 2 открывается, обмотка 4 трансформатор подключается параллельно стабилитрону 6.

Напряжение обмотки I1 через открывшийся диод 13 и ограничительньй резистор 12 прикладывается к стабилитрону 6 и к обмотке 4 трансформатора 3.

При достижении сердечником исходного состояния цикл работы устройства повторяется. Режим пуска заканчивается при достижении выходным напряжением величины Ugbiy ст Тогда при разомкнутом состоянии транзистора 1 к обмотке .4 прикладывается напряжение, равное по величине напряжению Uj.

Следовательно, выходное напряжение предлагаемого стабилизатора не зависит от входного и по своей величине равно напряжению стабилизации опорного источника. В то же время, устройство исключает перенапряжение эмиттер-базового перехода при пуске стабилизатора, так как напряжение на обмотке в пусковом и установившемся режимах в период замкнутого состояния транзистора одинаково. Это значительно повышает безотказность устройства.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства.

Кроме того, в ряде практических случаев эффект от использования предложения, как показывают ориентировочные расчеты, оценивается уменьшением интенсивности отказов ключевых транзисторов при достаточно частых пусках в 3-5 раз. Уменьшение интенсивности отказов ключевого транзистора стабилизатора тем значительнее, чем больше частота пусков устройства.

Формула изобретения

Импульсный параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержащий ключевой транзистор, включенный между входной клеммой и.дросселем LCD-фильтра, выходом подключенного к выходным клеммам, пусковую цепь из последовательно соединенных диода и резистора, подключенную к входным клеммам, насыщающийся трансформатор, первичная обмотка которого первым выводом подключена к выходу ключевого транзистора, а вторым через источник опорного напряжения - к общей шине, вторичная обмотка одним выводом соединена с управляющим электродом ключевого транзистора, а другим выводом - с точкой соединения диода и резистора пусковой цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, в нем дроссель ЬСО-фильтра вьшолнен с дополнительной обмоткой, один вывод

которой подключен к общей шине, а другой через последовательно соединенные введенные диод и ограничительный резистор - к второму выводу первичной обмотки насыщающегося трансформатора.

ИстонНИКИ информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Моим B.C., Лаптев Н.Н. СтабнлизированМ)1е транзисторные преобразователи. М., Энергия, 1972, с. 295.