Однотактный стабилизатор напряжения

Однотактный стабилизатор напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение статической и динамической стабильности выходного напряжения при усилении тока нагрузки. Входное напряжение через резистор 4 приоткрывает силовой транзистор 1, который благодаря наличию обмотки 6 положительной обратной связи трансформатора 3 насыщается. В обмотке 2 трансформатора 3 под действием приложенного напряжения проникает линейно увеличивающийся ток. Выключение силового транзистора происходит в момент насыщения транзистора 12, после чего энергия, накопленная в трансформаторе 3, передается в выходную обмотку 27 и обмотку 15 управления трансформатора 3. Сумма напряжений преобразователя 26 импульсного напряжения в постоянное по уровню амплитудного значения и конденсатора 18 сравнивается на входе транзистора 21 с эталонным напряжением стабилитрона 19. Усиленная разность этих напряжений суммируется с сигналом датчика 5 тока определяет момент насыщения транзистора 12, т.е. количество энергии, накопленной в трансформаторе 3, и, следовательно, уровень выходного напряжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) С 05 Р 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4631560/24-07 (22) 04.01.89 (46) 07.12.90. Бюл. 1" 45 (72) IO.Ï.Кинеев, A.À.Èîðoçîâ, А,Л.Рыбак и E.À.Ïëàòoíîâ (53) 621 ° 316.722 ° 1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1205790, кл. H 02 F. 3/335, 1980.

Электронная техника. Сер. Радиодетали и компоненты, вып.2(67). .1987, с. 34-37.

2 (54) ОДПОТАКТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источникаи вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение статической и динамической стабильности выходного напряжения при усилении тока нагрузки. Входное напряжение через резистор 4 приоткрывает силовой транзистор 1, который благо1612284

10 даря наличию обмотки б положительной обратной связи трансформатора 3 насыщается, В обмотке 2 трансформатора

3 под действием приложенного напряжения проникает линейно увеличивающийся ток. Выключение силового транзистора происходит в момент насыщения транзистора 12, после чего энер" гия, накопленная в трансформаторе 3, передается в выходную обмотку 27 и обмотку 15 управления трансформатора 3. Сумма напряжений преобразова—

Изобретение относится к электро технике и может найти применение при разработке источников вторичного электропитания радиоэлектронной ап,паратуры.

Целью изобретения является повышение статической и динамической стабильности выходного напряжения при изменении тока нагрузки.

На фиг.l приведена принципиальная электрическая схема однотактного стабилизатора напряжения; на фиг. 2 схема узла преобразования импульсного напряжения в постоянное по уровню 30 амплитудного значения.

Однотактный стабилизатор напряжения (фиг.1) содержит силовой транзистор 1, коллектор которого через первичную обмотку 2 трансФорматора 3 и база через резистор 4 подсоединены к плюсовому входному выводу, а эмиттер через резистор 5 подсоединен к минусовому входному выводу, обмотку положительной обратной связи 6 транс- 40 форматора 3, одним выводом соединенную с эмиттером транзистора 1.Конденсатор 7 подключен параллельно диоду 8, анод которого соединен с другим выводом обмотки 6 трансформа-. 45 тора 3, а катод через резистор подключен к базе транзистора 1. диод

10 включен встречно-параллельно эмиттерному переходу транзистора 1.Резистор 11 подключен между эмиттером транзистора 1 и базой п-р-и-транзистора 12, эмиттером соединенного с минусовым входным выводом, а коллектором - с базой транзистора l,причем параллельно эмиттерному переходу 55 . транзистора 12 подключены резистор

13 и конденсатор 14, Обмотка 15 управления трансформатора-3 одним выводом соединена с анодом диода Г6, теля 26 импульсного напряжения в постоянное по уровню амплитудного зна— чения и конденсатора 18 сравнивается на входе транзистора 21, с эталонным напряжением стабилитрона 19. Усиленная разно сть этих напряжений суммируется с сигналом датчика 5 тока, определяет момент насыщения транзистора 12, т.е. количество энергии, накопленной в трансформаторе 3, и, следовательно, уровень выходного напряжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. катод которого через резистор 17 подключен к первому выводу конденсатора 18, вторым выводом соединенного с другим выводом обмотки 15 трансформатора 3 и минусовым входным выводом. Последовательная цепочка из стабилитрона 19 и резистора 20 подключена параллельно конденсатору 18, причем катод стабилитрона соединен с первым выводом конденсатора 18 р-n — р-транзистор 21 коллектором через резистор 22 подключен к базе транзистора 12; а эмиттером — к аноду стабилитрона 19. Коллекторный переход р-п-р-транзистора 21 зашунтирован последовательной RC-цепью

23, а между базой и катодом стабилитрона 19 включен резистор 24.Ре— зистор 25 включен между базой транзистора 21 и выходом узла 26 преобразования импульсного напряжения в постоянное по уровню амплитудного значения, вход которого соединен с эмиттером силового транзистора, а общая точка подключена к минусовому входному выводу. Вторичная обмотка

27 трансформатора 3 через обратно включенный диод 228 соединена с выходными клеммами, napaã÷åëüío которым установлен конденсатор 29.

Однотактный стабилизатор напряжения работает следующим образом.

После подачи входного напряжения на входные выводы транзистор 1 открывается током смешения через резистор

4 и благодаря наличию обмотки 6 положительной обратной связи трансформатора 3 переходит в насыщенное состояние,„ В результате к первичной обмотке 2 прикладывается входное напряжение и через силовой транзистор l u резистор 5 начинает протекать линейно нарастающий ток, Полярность подстабилизация выходного напряжения при изменении напряжения питания.

Для стабилизации выходного напряжения при изменении тока нагрузки

5 в устройство введен узел 26, входом подключенный к резистивному датчику 5, а выходом — через резистор 25 к базе р — n — р-транзистора 21

Ток, протекающий по первичной цепи и через резистор 5, пр:порционален току во вторичной обмотке 27.

Поэтому резистор 5 можно считать датчиком тока нагрузки. Величина сигнала на выходе узла 26 зависит от тока через резистор 5, а следовательно, и от значения тока нагрузки,причем передаточная характеристика узла 26 выбрана такой, чтобы в макси29 мальной степени скомпенсировать нестабильность выходного напряжения, возникающую из-за изменения тока наг5 1612284 ключения диодов 16 и 28 такова, что для приложенных к обмоткам 15 и 27 трансформатора 3 напряжений они в этот период времени заперты. Идет процесс накопления энергии в трансформаторе 3.

В данный отрезок времени на реэистивном датчике 5 тока формируется линсйно нарастающее напряжение,поступающее через согласующий резистор ll на базу п-р-и †транзисто 12. При достижении током эмиттера силового транзистора 1 определенного значения и-р-п-транзистор 12 включается и на— чинается процесс запирания силового транзистора 1. При этом инвертируется напряжение на обмотках трансформатора 3 и к базе транзистора 1 благодаря обмотке 6 положительной обратной связи прикладывается запирающее напряжение. С этого момента начинается эгап передачи энергии от трансформатора 3 в нагрузку. В этот период времени к обмотке 15 управления приложено напряжение, пропорциональное выходному напряжению.

Напряжение на конденсаторе 13 пропорционально амплитуде напряжения на обмотке 15 во время запертого состояния транзистора 1. Дпя стабилизации напряжения на конденсаторе 18 при изменении входного напряжения в схеме устройства предусмотрены опорный элемент 19 и р — и-р-транзистор 21. Если, например, из-за увеличения входного напряжения возрастает напряжение на конденсаторе 18, то возрастает ток коллектора р-и-р-транзистора и и-р-n — транзистор 12 запирается при меньшем уровне тока через резистивный датчик 5. 3 результате этого сокращается время открытого состояния транзистора 1 и в трансформа =oe 3 запасается меньшая энергия.

Происходит уменьшение напряжения на кои енсаторе 18. При уменьшении входного напряжения все процессы происходят в противоположном направлении так, чтобы поддерживать стабильным напряжение на конденсаторе 13.

Поскольку для конденсаторов 18 и

29 выпрямительные диоды !6 и 28 включены аналогичным образом, т.е. открыты во время запертого состояния транзистора 1, то одновременно со стабилизацией напряжения на конденсаторе 13 происхопит стабилизация напряжения на конденсаторе 29, т.е. рузки.

Нестабильность выходного напряже25 ния от изменения тока нагрузки складывается из падения напряжения на вторичной обмотке 27 трансформатора

3, падения напряжения на диоде 28 и из погрешности стабилизации напряжения на конденсаторе 18, определяемой неидеальностью магнитной связи между первичной обмоткой 2 и обмоткой 15 управления.

Поскольку две последние составляющие погрешности выходного напряжения

35 при изменении тока нагрузки носят нелинейный характер, то зависимость сигнала на выходе узла 26 от сигнала на его входе должна быть сформи40 рована также нелинейной. С целью повышения быстродействия преобразователя напряжения, уменьшения динамической нестабильности при скачкообразном изменении тока нагрузки вход45 ным параметром узла 26 является амплитудное значение тока транзистора 1.

Для случая, когда диапазон изменения тока. нагрузки такой, что изменение падения напряжения на диоде

23 происходит на линейной части вольт-амперной характеристики диода, а в трансформаторе 3 обеспечена хорошая магнитная связь между обмотками

2 и 15 преобразователь 26 импульсного напряжения. может быть выполнен на пассивных элементах. Данная схема работает следующим образом. Конденсатор 30 быстро заряжается входным сигналом от резистивного датчика тока

1612284 через диод 31 и резистор 32 во время протекания тока через первичную цепь предлагаемого устройства. Цепь разряда конденсатора 30.образована резис5 тором 33 и постоянная времени этой цепи значительно больше постоянной времени цепи заряда конденсатора 30.

Таким образом, схема работает как амплитудный детектор входного сигнала.. При изменении тока нагрузки меняется напряжение на конденсаторе .30, а следовательно, и на базе р-и-ртр анзистора 21. Последний обеспечивает управление силовым транзистором таким образом, чтобы скомпенсировать изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки. формула изобретения 2р

1. Однотактный стабилизатор напряжения, содержащий силовой транзистор, ко ллектор которого через первичную обмотку трансформатора и база через 25 первый резистор подсоединены к плюсовому входному выводу, а эмиттер через второй резистор подсоединен к минусовому входному выводу, обмотку положительной обратной связи трансформатора, одним выводом соединенную с эмиттером силового транзистора, первый конденсатор, подключенный параллельно первому диоду, анод которого соединен с другим выводом обмотки положительной обратной связи

35 трансформатора, а катод через третий резистор подсоединен к базе силового транзистора, второй диод, включеннь!й встречно-параллельно эмиттерно40 му переходу силового транзистора,четвертый резистор, подключенный между эМиттером силового транзистора и базой первого п-р-п-транзистора,эмиттером соединенного с минусовым входным 45 выводом, а коллектором подключенного к базе силового транзистора, причем параллельно эмиттерному переходу первого транзистора подключены пятый резистор и второй конденсатор, обмотку уг1равления трансформатора, одним выводом соединенную с анодом третьего диода, катод которого через шестой резистор подключен к первому выводу третьего конденсатора, вторым выводом соединенного с дру1 им выводом обмотки управления трансформатора и минусовым входным выводом, последовательную цепочку иэ стабилитрона и седьмого резистора, подключенную параллельно третьему конденсатору, причем катод стабилитрона связан с первым выводом третьего конденсатора, в1орой. р-п-р-транзистор, у которого коллектор через восьмой резистор подключен к базе первого транзистора, а эмиттер подсоединен к аноду стабилитрона, коллекторный переход зашунтирован последовательной RC-цепью и между базой и катодом стабилитрона включен девятый резистор, десятый резистор, первым выводом подключенный к базе второго транзистора,вто— ричную обмотку трансформатора, через обратно включенный диод соединенную с выходными клеммами, параллельно которым включен четвертый конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения статической и динамической стабильности выходного напряжения при изменении тока нагрузки, н него введен узел преобразования импульсного напряжения в постоянное по уровню амплитудного значения, входом соединенный с эмиттером силового транзистора, общим выводом подключенный к минусовому входному выводу, а выходом подсоединенный к второму выводу десятого резистора.

2. Стабилизагор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что узел преобразования импульсного напряжения в постоянное по уровню амплитудного значения включает в себя цепочку из последовательно соединенных пятого диода, одиннадцатого резистора и пятого конденсатора, подсоединенную между входным и общим выводами узла, причем между общей точкой одиннадца.того резистора и пятого конденсатора, подсоединенной к выходному выводу узла преобразования и его выходным выводом, подключен двенадцатый резистор.

)6)2284

Составитель И.Опадчий

Техред Л.Олийнык Корректор Т. Малец

Редактор И. Шулла

Заказ 3830 Тираж 654 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101