Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК G05F1/64 

Изобретение относится к электр9 радиотехнике и может быть использовано в системах листания устройств радиоэлектроники, автоматики и вычислительной техники.

Известен компенсационный стабилизатор постоянного напряжения с непрерывным регулированием, содержащий усилитель постоянного тока, транзисторный регулятор, выполненный по схеме BMHTTepjJoro повторителя, преобразователь постоянного напряжения в переменное, построенный на основе двухтактного выхода трансформаторного каскада нац биполйрных транзисторах, возбуждаемого от задающего генератора и питаемого от транзисторного регулятора, источник опорного напряжения и выпрямитель с фильтром

Г1.

Однако известный стабилизатор постоянного напряжения отличается сложностью конструкции и низким КПД, обусловленным большим током потребления от питающего источника.

Наиболее близким к изобретению является компенсационный стабилизатор постоянного напряжения,содержащий источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом

подключенного параллельно входным выводам усилителя постоянного тока, к j второму входу которого подсоединена точка соединения последовательно ; включенных резисторов, подсоединенных параллельно выводам для подключения нагрузки, задающий генератор, выход которого подсоединен к базам биполярных транзисторов, коллекторы

10 которых подключены к первичной обмотке , трансформатора усилителя мощности ,j а эмиттеры объедайены и подктоочены к общей шине,.крайние выводы вторичной обмотки трансформатора через выпря15мительные диоды, а средняя точка выходной обмотки через выходной i фильтр подключены к выводам для подключения нагрузки, причем средняя точка первичной обмотки трансформа20тора усилителя мощности подктпочена к входному выводу/ а выход усилителя постоянного тока подключен к входу задающего генератора С2.

Однако вследствие ограниченных

25 частотных свойств биполярных транзисторов частота генератора выбирается небольшой (единицы-десятки кГц),что ведет к большим габаритам трансформатора усилителя мощности и выходного

30 фильтра. Выходное напряжение задаю, вдвго генератора и усилителя мощности имеет форму прямоугольных импульсов. Такие высоковольтные импульсы создаю большие помехи, что требует тщательной экранировки блока питания. При снижении выходной мощности с еднниц десятков Вт до долей Вт КПД стабилизатора резко падает из-за увеличения относительных потерь в трансформаторе и относительного роста тока, потребляемого другими цепями - задающим генератором и схемой сравнения. Целью изобретения является повышение частоты преобразования, уменьшение уровня импульсных помех, уменьшение габаритов и массы и увеличение КПД стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается | тем.,, что в устройстве, содержащем двухтактный вйкрдной трансформаторный каскад на транзисторах с выпрямителем и фильтром, на выходе источ|ник опорного напряжения, выход- котог рогй соединен с первым входом под-, ключенного параллельно входным выводам усилителя постоянного тока, к второму входу которого подсоединена точка соединения последовательно включенных резисторов, подсоединенных параллельнЬ выводам для подключения нагрузки, в качестве двухТактного выходного трансформаторного каскада на транзисторах применен двухтактный резонансный каскад на мощных МДП-транзисторах с трансформаторным включением контура, в цепь .затворов мбщных МДП-транзисторов включен введенный дроссель с заземленной средней точкой, к затвору оДного из. транзисторов подключен один вывод введенного блока с Д-образной вольтамперной характеристикой, другой вывод последнего через введенный резистор подключен к силовой шине, через другой введенный резистор - к выходу усилителя постоянного тока и через введенный конденсатор - к заземленной силовой шине.

На фиг.1 представленафункциональная схема стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения; на фиг.2 - график Х-образной харак- . теристики двухполюсника.

Преобразователь содержит двухтактный резонансный усилитель мощности, выполненный на мощных МДПтранзисторах 1 и 2 и трансформаторе 3, вторичная обмотка которого с конденсатором 4 образует резонансный контур, выпрямитель 5, выходной фильт 6, усилитель 7 постоянного тока, источник 8 опорного напряжения, последовательно соединенные резисторы . 9 и 10, дроссель 11 с заземленной средней точкой, двухполюсник 12 с Д-образной вольт-амперной характеристикой, резисторы 13 и 14, конденсатор 15. .

В качестве устройства с Л-образной вольтамперной характеристикой может использоваться Х-диод или его аналог на двух дискретных полевых транзисторах. Такой двухполюсник прост по схеме и конструкции, так как содержит лишь два активных прибора (без дополнительных элементов).

Преобразователь работает следующим образом.

Дроссель 11 совместно с входными емкостями мощных МДП-транзисторов 1 и 2 образует LC колебательный контур. К этому контуру параллельно включен двухполюсник 12 с Х-образноЙ вольт-амперной характеристикой (фиг.2). Он вносит в контур отрицательное сопротивление, что ведет к. возникновению в последнем сийусридалных колебаний. Амплитуда колебаний зависит от положения рабочей точки О (фиг.2), задаваемого напряжением, снимаемым с конденсатора 15 большой емкости, колебания усиливаются двухтактным усилителем, выпрямляются выпрямителем 5 и сглаживаются фильтром 6

Стационарное значение выходного напряжения

II :; II R 9

(1)

№1х o R

где Кд и R - сопротивления резисто - ров 9 и 10;

Uo - опорное Напряжение,

снимаемое с источника 8 опорного напряжения.

Допустим Ugyjj возрастает. Тогда растет напряжение, снимаемое с резистора 9, относительно уровня опорного напряжения U.

Усилитель 7 выполнен так, что при повышении напряжение на его выходе уменьшается. Это ведет к уменьшению напряжения на конденсаторе 15. В результате точка О (фиг.2) смещается влево, что вызывает уменьшение амплитуды синусоидального напряжения на выходе устройства с Д-образной характеристикой. Ра скачка двухтактного каскада уменьшается и UBMX падает до величины, близкой к ).В пределе выходное напряжение усилителя 7 несколько ниже питающего напряжения Ug , что увеличивает минимальное значение последнего, при котором еще возможна стабилизация. Для повышения уровня напряжения на.конденсаторе 15. служит цепь из резисторов 13 и 14. Конденсатор 15 сглаживает пульсации напряжения иа выходе усилителя 7 и гасит возможную паразитную генерацию.

Благодаря синусоидальной форме преобразованного сигнала стабилизирующий преобразователь не создает