Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулир5та1ций транзистор, LC-фильтр, коммутирующий диод и дополнительный диод, включенный в проводящем направлении последовательно с коммутирующим диодом и параллельно обмотке вспомогательного дросселя

Недостатком этого стабилизатора является лишь незначительное уменьшение амплитуды выброса сквозного тока через ключевые элементы импульсного стабилизатора и снижение потерь мощности при включении регулирующего транзистора за счет потерь равной мощности в дополн 1тельном диоде, причем неизбежны перенапряжения на регулирующем транзисторе в мс ленты его выключения.

Наиболее близким техническим решением является импульсный стабилизатор, содержащий включенный последовательно в силовую шину регулирующий транзистор, управляющим входом подключенный к выходу широтно-импульсного модулятора, DLC-фильтр и

цепь запирания диода DLC-фильтра, включающую в себя первый диод и вспомогательный транзистор, входом подключенный к формирователю импульсов , опережающих импульсы управления регулирующим транзистором t21.

Недостатком этого стабилизатора является наличие броска сквозного тока во входной цепи стабилизатора при включении, что является причиной значительных высокочастотных помех. .

Цель изобретения - уменьшение уровней производимых высокочастотных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор постоянного напряжения, в запирающун цепь введен коммутирующий конденсатор и последовательная цепь из второго диода и зарядного резистора, причем коммутирующий конденсатор подключен паргшлельно диоду DLCфильтра через вспомогательный транзистор и первый диод, один вывод введенной последовательной цепи подключен к общей точке вспомогательного транзистора и коммутирующего конденсатора, а другой вывод - к общей точке регулирующего транзистора и дросселя DLC-фильтра. На фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграм2УШ1, поясняюгдие принцип действия стабили затора; на фиг, 3 представлены осциллограглмы тока коллектора регули рующего транзистора предложенного стабилизатора i , напряжения на регулирующем транзисторе , тока коллектора вспомогательного транзис тора напряжения на вспомогательном транзисторе (, (осциллограмглы напряжений перевернуты относ тельно нулевой оси из-за использова ния двухлучевого осциллографа). Выброс сквозного тока через регулирую щий транзистор в момент включения отсутствует,- нарастание тока коллек тора начинается при напряжении,в 3 раза меньшем величины напряжения источника питания. На фиг. 4 представлены совмещенные осциллогра мы процессов включения и выключения регулирующих транзисторов известног стабилизатора (фиг.4а) и предложен ного стабилизатора (фиг.45). Импульсный стабилизатор напряжен содержит регулирующий транзистор 1, коммутирующий диод 2, LC-фильтр, со стоящий из дросселя 3 и конденсатор 4, подключенную к выходу фильтра на грузку 5, вспомогательный транзистор 6, подключенный эмиттером через первый диод 7 к катоду коммутирующе го диода 2, коллектором - к зарядному резистору 8 и коммутирующему конденсатору 9, другой вывод зарядн го резистора 8 через второй диод 10 подключен к катоду коммутирующего диода 2, а другой вывод ког-1мутирующегр конденсатора 9 подключен к аноду коммутирующего диода 2. Входы регулирующего и вспомогательного транзисторов подключены, соответственно, к выходам широтно-импульсного модулятора 11 и формирователя управляющих импульсов li, входы которых в свою очередь, подсоединены к выходу задающего генератора тактовых импульсов 13, а второй вход широтноимпульсного модулятора 11 подключен к выходу стабилизатора. Принцип действия стабилизатора поясняется временными диаграммами на фиг. 2. Задающий генератор тактовых импульсов 13 вырабатывает последовательность коротких импульсов лЬ ° мкс) , следующих с постоянной частотой fp г, задний фронт которых синхронизирует работу широтно-импульсного модулятора 11 и определяет моменты появления импульсов управления регулирующим транзистором 1. До момента времени t t регулирующий транзистор 1 открыт и наСЕзВден, на входе LC-фильтра присутствует почти полное напряжение источника питания Е - Ц Коммутирующий конденсатор 9 через разрядный резистор 8 и диод 10 заряжается до напряжения источника питания U(- Е - -кэнас момент времени t t , определяемый режимом стабилизации, регулирующий транзистор 1 запирается, отпирается коммутирующий диод 2, а зарядная цепь резистор 8 - диод 10 размыкается за счет изменения полярности напряжения на дросселе 3. Процессы,протекающие в силовых цепях стабилизатора на интервалах времени t t , аналогичны процессам в обычном импульсном стабилизаторе напряжения. В момент времени t ttj, непосредственно перед подачей управляющего сигна-ла на регулирующий транзистор 1, . на .вспомогательный транзистор 6 подается короткий управляющий сигнал, длительность которого в несколько раз превышает время рассасывания избыточных носителей заряда, накопленных в базе коммутирующего диода 2. Вспомогательный транзистор 6 отпирается, и запирающее напряжение Uc Е - нас. коммутирующем конденсаторе 9 через насыщенный вспомогательный транзистор 6 и диод 7 прикладывается к коммутирующему диоду 2 (ток транзистора 6 ограничен активным сопротивлением контура коммутации) , чем обеспечивается форсированное запирание коммутирующего диода 2. до момента отпирания регулирующего транзистора 1. В момент отпирания регулирующего транзистора 1 (t tJ) к нему приложено напряжение, равное разности напряжений источника питания и напряжения на коммутирующем конденсаторе 9, которое к моменту времени t t3 уменьшается с величины и Е - ,.до величины, зависящей от емкости коммутирующего конденсатора 9 и тока нагрузки стабилизатора. Таким образом, в предложенном импульсном стабилизаторе (фиг.4 ) полностью устраняется выброс сквозного тока, высокочастотные колебания тока отсутствуют, нарастание тока начинается при меньшем напряжении на транзисторе (в три раза меньше напряжения источника питания). При выключении регулирующего транзистора перенапряжений на нем не возникает. Потери мощности в дополнительном транзисторе незначительны, так как а включается на короткое время по отношению к длительности периода управляющих импульсов ( 0,04). Формула изобретения Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержавши включенный последовательно в силовую шину регулирующий транзистор, управляющим входом подключенный к выходу широтно-импульсного модулятора, DLC-фильт и цепь запирания диода DLC-фильтра, включакадую в себя первыйдиод и вспомогательный транзистор, входом подключенный к формирователю импульсов , опережающих импульсы управления регулирующим транзистором, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения уровней производимых высокочастотных помех, в запирающую цепь введены коммутирующий конденсатор и последовательная цепь из второго диода и зарядного резистора, причем коммутирующий конденсатор подключен параллельно диоду DLCфильтра через вспомогательный транзистор и первый диод, один,вывод введенной последовательной цепи подключен к общей точке вспомогателького транзистора и коммутирующего конденсатора, а другой вывод - к общей точке регулирующего транзистора И дросселя DLC-фильтра, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №629531, кл. G 05 F 1/56, 1977. 2.Грейвер Е.С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока. М., Связь, 1970, с. 108, рис. 62.

f О

- О

ii

#гЬ фue.t

«;

КЗ I

+W

W4

MS

Л/дел log I дел

ЮВ Iden