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

. . .. , 1

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах электропитания различной электронной аппаратуры.

Известны импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, которые содержат составной регулирукидай транзистор, фильтр,измерительный орган на основе-схемы сравнения и усилителя постоянного тока, триггер на туннельном диоде и транзисторе, а также устройство запирания регулирующего транзистора и повышения частоты автоколебаний стабилизатора, работающего в релейном режиме, или специальный источник синусои- 15 дального или пилоофазного напряжения l .

Данное устройство характеризуется большим количеством полупроводниковых элементов, повышенной сложностью и со- го ответственно пониженной надежностью Кроме того, для обеспечения заданного качества выходного напряжения требует применения специального источника переменного сигнала синусоидальной или пилоо1 азной формы.

Известно также устройство, сьдержащее силовую депь с последовательным регулирующим транзистором и фильтром, а также устройство управления, выполненное на основе несимметричного магнИгто-транзисторного генератора и изм врит льного органа, подключенного к выходу ста&1лиаатора 2. ..

Данное устройство имеет пониженную надежность из-за большого количества элементов и сложного трансформатора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее аналогичную силовую цепь с регулирукицим транзистором, управляемым от несимметричного магнитотра зисторного генератора; собранного на транзисторах и насыщающемся транс- . форматоре, а также ЦСД-фильтром, вы.полненным на дросселе, конденсаторе и диоде. Измерительный орган стабилизатора вьшолнен на стабилитроне, {зезисторах и транзисторе, который управляет источником опорного напряжения, образованного транзистором, стабилитроном и резистивным делителем напряжения з

Недостатком этого устройства является большая сложность, а следовательно и низкая надежность.

Цель изобретения - упрощение схемы импульсного стабилизатора постоянного напряжетшя;

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем регулирующий транзистор, включенный в одну из силовьгх шин, к выходу которого подключе 11СД-фильтр, выходом соединенный с выходными выводами стабилизатора и с входом измерительного органа на транзисторе, выход которого соединен с цепями управления регулируемого источника опорного напряжения, магнито-транзистор ный щиротно-импульсный модулятор с насыщаюцимся трансформатором, первишая обмотка которого совместно с управляющим транзистором образуют последовател ную цепь, указанная последовательная цепь шунтирована обратным диодом, первичная обмотка в этой цепи - линейшим дросселем, а управляющий транзистор : резистором и конденсатором. На чертеже представлена электрическая принципиальная схема стабилизатора. Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1-, управляемый от магнитотранзисторного широтно-импульсного модулятора, выполненного на транзисторе 2 насьпцающемся трансформаторе 3, имеющем первичную 4 и вторичные 5, 6 обMOTJffl и ЬСД-фильтр, образованный дросселем 7, конденсатором 8 и диодог 9, а также измерительный орган, вьшолненный на стабилитроне 10, резисторах 1113 и транзисторе 14. Выход измеритель ного органа подключен к управляющему транзистору 15 регулируемого источника опорного напряжения, образованного транзистором 2 широтно-импульсного модулятора, дросселем 16, шунтирующим коллекторную (первичную) обмотку 4, насьпдайацегося трансформатора 3, параллельно соединенным резистором 17 и конденсатором 18 и обратньп 1 диодом 19. подключенным анодом к отрицательному полюсу источника питания, а катодом - к коллектору транзистора 2. Устройст-во работает следующим о&разом.

При подключении стабилизатора к источнику питания лавинообразно открьтается транзистор 2, вызывая своим коллекторным током намагничивание сердечника трансформатора 3. Индуктируемая ( ЭДС во вторичных обмотках 5 и 6 открывает, регулирующий транзистор 1 и удерживает транзистор 2 в открытом состоянии в течение всего времени намагничиваяия сердечника. При насыщении сердечника индуктируется в обмотках трансформатора ЭДС и уменьщается до нуля, а затем меняет полярность на противополондаую, в результате чего транисторы 2 и 1 закрываются. Сердечник рансформатора 3 перемагничивается под действием электрической энергии, накопленной в дросселе 16. При насыщении ердечника транзисторы 2 и 1 вновь открьгоаются и процессы повторяются, В установившемся режиме работы стабилизатора времени ij нахождения транзисторов 2 и 1 в открытом состоянии определяется выражением 26s5W 71 UH-UOH . и S - индукция насыщения магде В, териала и площадь попе-, речного сечения сердечника трансформатора 3; V - число витков коллекторной (первичной) 4 обмотки трансформатора 3; У и и on напряжение источника питания и опорное напряжение, равное падению напряжения на резисторе 17. Если пренебречь падением напряжения на открытом диоде 19, время t нахождения транзисторов 2 и 1 в закрытом состоянии и период Т их коммутации определяется следующими сооТнощениями: 2Bg-5W tn--- Г ; -t +t , BsSWUti on UQI, l H-Uon Qn Известно, что выходное напряжение UB,X стабилизатора связано с напряжением питания зависимостью Подставив выражения (1) и (2) в Выражение (3), получим 26sSW (Un-Uon)Uon u.. Uи-UonгBзSWUи I onТ. e. выходное напряжение стабилизатора равно опорному, снимаемому с резистора 17. Это напряжение в процес се изменения питакщего напряжения или тока нагрузки сохраняется неизменным, а следовательно сохраняется неизменным и выходное напряжение стабилизатора. Действительно, амплитудное значение то ка Л1 дросселя 16 зависит от его индуктивности об и времени открытого состояния транзистора 2. Пренебрегая паде нием напряжения на коллектор-эмиттерном переходе насыщенного транзистора 2, можно записать, UH-UOH 2Bs5-W т.е. амплитудное значение тока дроссел 16, а следовательно и среднее значение тока, протекающего через параллельно соединенные рюзистор 17 и транзистор 15, не зависит от напряжения источника питания и тока нагрузки стабилизато ра и определяется всецело конструктивными параметрами дросселя 16 и трансформатора 3. Поэтому при неизменном токе базы транзистора 15 падение на пряжения на его коллектор-эмиттерном переходе и резисторе 17 остается неизменным и неизменным (ста&шьным) остается выходное напряжение стабилизатора. 61 Обеспечение требуемой точности стабилизации напряжения достигается изменением тока базы управлякщего транзистора 15 (изменением величины опорного напряжения HQJ, ) по сигналам с рительного органа. Формула изобретения Импутшсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых иган, к выходу ксигорого подключен LCD-фильтр, выходом соединенный с выходными выводами стабилизатора и с входом измерительного органа на транзисторе, вы±од которого соединен с цепями, управления регулируемого источника опорного напряжения, магнито-транзисторный щиротно-импульсный модулятор с насыщающимся трансформатором, первичная обмотка которого совместно с управляющим транзистором образует последовательную цепь, отли.чающий с я тем, гго, с целью упрощения, указанная последовательная цепь щунтирована обратным диодом, первичная обмотка в этой цепи - линейным дросселем, а управляющий транзистор резистором и конденсатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Китаев В. Е. и Бокуняев А. А. Расчет источников электропитания устройств- связи. М., Связь, 1979, с. 145, рис. 4.25 4.26. 2.. Авторское свидетельство СССР № 528295, кл. Q О5 Р 1/56, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР № 658538, кл. GI О5 Р 1/56, 1977.