Импульсный стабилизатор напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электроте нике, в частности к системам регулирования электрических величин, и может быть использовано в ydrponcTBax питания радиоэлектронной аппаратуры. Известны ключевые стабилизаторы, напряжения, содержащие регулирующий элемент, коммутирующий диод, накопительный дроссель, источник опорного напряжения, блок управления til, 2 и 3. Наиболее близким устройством является ключевой стабилизатор, содержащий регулирующий элемент, коммутирующий диод, накопительный дроссел источник .опорного напряжения, блок управления, включающий в себя мульти вибратор и дифференциальный усилитель, на двух транзисторах и резисторе t. . Недостатки указанных стабилизаторов - наличие броска тока через регу лирующий элемент в момент включения, что может вывести из строя регулирующий элемент, а также отсутствие защиты от перегрузок и короткого замыкания на выходе стабилизатора, что снижает надежность стабилизатег ра., Цель изобретения - повышение на-. дежности путем уменьшения броска тока через регулирующий элемент при включении, защиты от перегрузок и короткого замыкания на выходе, а также автоматического возвращения стабилизатора в рабочий режим при устранении перегрузки или короткого замыкания. Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент, коммутирующий диод, накопительный дроссель, источник опорного напряжения, блок управления, включающий в себя мультивибратор и дифференциальный усилитель на двух транзисторах,, делитель выходного напряжения, введен блок защиты, выполненный на двух транзисУорах одного

типа проводимости и одном транзисторе противоположного типа проводимости, а также на диоде, стабилитроне, двух конденсаторах и четырех резисторах , при этом коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами транзисторов дифференциального усилителя , эмиттер первого транзистора через первый резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, к первому конденсатору, соединенному с змиттерами транзисторов мультивибратора , а коллектор второго транзистора подключен к другому выводу первого конденсатора и к второму резистору, вторым выводом подключенному к точке соединения эмиттеров транзисторов дифференциального усилителя, база второго транзистора соединена через третий резистор с базой первого и коллектором третьего транзисторов, база третьего транзистора подключена к второму конденсатору, стабилитрону и через четвертый резистор к катоду диода, анод которого соединен с катодом коммутирующего диода, входным выводом накопительного дросселя и выходом регулирующего элемента, причем эмиттер третьего транзистора соединен со средним выводом делителя ВЫХОДНОГО напряжения, а вторы выводы стабилитрона и второго конденсатора подключены к общей шине стабилизатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения, работающего в режиме инвертирования выходного напряжения по отношению к напряжению питания; на фиг. 2 - то же, работающего в режиме понижения напряжения по отношению к напряжению питания.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, коммутирующий диод 2, накопительный дроссель 3 источник k опорного напряжения, блок 5 управления, состоящий из мультивибратора 6, дифференциального усилителя на двух транзисторах 7 и 8, резистор 9, делитель 10 выходного напряжения, блок 11 защиты, выполненный на трех транзисторах 12-1+, диоде 15, стабилитроне 16, двух конденсаторах 7, 18 и резисторах 19-22. Эмиттеры транзисторов 7 и 8 соединены с коллекто ром транзистора 12, эмиттер которого через резистор 20 подключен к эмиттеру транзистора 13 и конденсатору 17, соедмнониому с мультивибратором,6.

Коллектор транзистора 13 подключен к второму выводу конденсатора 17 и к средней точке эмиттерных резисторов 9, 19. База транзистора 13 через резистор 21 соединена с базой транзистора 12 и коллектором транзистора Т имеющего тип проводимости, противоположный типу проводимости транзисторов 12 и 13. База транзистора k подключена к конденсатору 18, стабилитрону 16 и через резистор 22 соединена с катодом диода 15, анод которого соединен с катодом коммутирующего диода 2, входным выводом накопительного дросселя 3 и выходом регулирующего элемента 1. Эмиттер транзистора 1 соединен со средним выводом делителя 10 выходного напряжения. Второй вывод стабилитрона 16 и второй вывод конденсатора 18 подключены к общей шине стабилизатора.

Стабилизатор работает следующим обобразом.

При включении питания напряжение на конденсаторах 17 и 18 равно нулю. Конденсатор 17 начинает заряжаться через резистор 9- В этот момент транзисторы 12-1i закрыты и на работу устройства не влияют. Транзисторы

7и 8 дифференциального усилителя также закрыты в первый момент после включения. Но сразу, как только напряжение на эмиттерах транзисторов 7,

8дифференциального усилителя станет меньше опорного напряжения на базе транзистора 7, мультивибратор 6 начинает работать с -низкой частотой переключения, выдавая на регулирующий элемент 1 управляющие импульсы. По мере возрастания напряжения источник k опорного напряжения и заряда конденсатора 17 частота переключений мультивибратора 6 начинает возрастат Процесс выхода стабилизатора на рабочий режим протекает плавно в течение времени заряда конденсатора 17. Затем обеспечивается устранение броска тока при включении стабилизатора.

При возникновении перегрузки или короткого замыкания на выходе стабилизатора выходное напряжение уменьшается. Уменьшается и напряжение, поступающее с делителя 10 выходного напряжения на эмиттер транзистора I. Транзистор открывается, в результате чего открываются транзисторы 12 и 13. Резисторы 20 и 21 обеспечивают режим работы транзисторов 12-1 в момент возникновения перегрузки или короткого замыкания. Открытый транзистор 12 срывает колебания мультивибратора 6 раньше, чем открытый транзистор 13 разрядит конденсатор 17. При этом закрывается регулирующ элемент и напряжение на выходе ст билизатора пропадает. Конденсатор 18 разряжается через цепь базы тран зистора Т. В течение времени разряда конденсатора 18 транзисторы 1, 13 и 12 находятся в открытом состоя нии. По окончании разряда конденсато ра 18 закрываются транзисторы14, 1 и 12. При этом начинается процесс, аналогичный первоначальному включению стабилизатора. Конденсатор 17 заряжа ется и мультивибратор 6, плавно повышая частоту переключений, выводит регулирующий элемент 1 на рабочий режим. Конденсатор 18 начинает заря жаться через диод 15 и резистор 22. Если перегрузка или коротное замыкание на выходе стабилизатора не были устранены, то открывается транзистор 1, открывающий транзисторы 13 и 12, которые срывают колебания мультивибратора 6 и тем самым запирают регулирующий элемент 1. Таким образом, при перегрузке или коротком замыкании стабилизатор переходит в режим закрывания и открывания регулирующего элемента 1 с частотой, определяемой временем заряда и разряда конденсатора 18. Так как регулирующий элемент 1 начинает переключе;ния на низкой частоте, то не возникает ни броска тока, ни перегрузки по току. В .таком режиме стабилизатор работает до устранения перегрузки или короткого замыкания. При устранений перегрузки или короткого замыкания появляется выходное напряжение стабилизатора. Транзистор 1 запирается. Запираясь, транзистор k закрывает транзисторы 12, 13 и мультивибратор обеспечивает плавный выход регулирующего элемента 1 на рабочий режим в течение времени заряда конденсатора 17. Резистор 19 необходим для того, чтобы при открывании транзисторов 12 и 13 сорвать колебания мультивибратора раньше, чем разрядится конденсатор 17Таким образом, дополнительно введенный блок защиты обеспечивает уменьшение броска тока при включении предлагаемого стабилизатора, защиту ОТ перегрузок и короткого замыкания, самовозврат Предлагаемого стабилизатора в рабочий режим при устранении перегрузки или короткого замыкания и тем самым обеспечивает высокую эксплуатационную надежность. Формула изобретения Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент, коммутирующий диод, накопительный дроссель, источник опорного напряжения, блок управления, включающий в себя мультивибратор и дифференциальный усилитель на двух транзисторах, делитель выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения броска тока при включении и обеспечения защиты от перегрузок и короткого замыкания на выходе, а также автоматического возвращения стабилизатора в рабоий режим при устраменйи перегрузки или короткого замыкания, в него введен блок защиты, выполненный на двух транзисторах одного типа проводимости и одном транзисторе противоположного типа проводимости, а также на диоде, стабилитроне, двух конденсаторах и четырех резисторах, при этом коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами транзисторов дифференциального усилителя, эмиттер первого транзистора через первый резистор подключен к эмиттеру вто.рого транзистора и перввму конденсатору, соединенному с эмиттерами транзисторов мультивибратора, а коллектор .второго транзистора подключен к другому выводу первого конденсатора и к второму резистору, вторым выводом под.-. ключенному к точке соединения эмиттеров транзисторов дифференциального усилителя, база второго транзистора соединена через третий резистор с базой перйого и коллектором третьего транзисторов, база третьего транзистора подключена к второму коненсатору, стабилитрону и через четвертый резистор к катоду диода, анод которого соединен с катодом коммутирующего диода, входным выводом накопительного дросселя и выходом регулирующего элемента, причем эмиттер треьего транзистора соединен со средним ыводом делителя выходного напряжеия, а вторые выводы стабилитрона и

второго конденсатора подключены к общей шине стабилизатора,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Тонигас О.А. Снегирев Ю.Н. Колоштивин Е.З. Ключевые стабилизаторы с повышением выходного напряжения. Сборник. Обмен опытом в радиопромышленности, Вып. 7. 1976.

2. Снегирев Ю.Н. Томигас О.А. Ключёвой стабилизатор с понижением выход

ного напряжения. Сборник Обмен опытом в радиопромышленности, Вып. 3, 1976.

3.Александров Ф.И. Сиваков А.Н. Импульсные преобразователи и стабилизаторы. Энергия, 1970, с. 35 рис. 1-20.

4.Томигас О.А., Снегирев Ю.Н. Ключевые стабилизаторы. Сборник Обмен опытом в радиопромышленности. Вып. 4, 1976.

ъ

:

bf-4I3

i

-o

Hh

:€L