Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДНЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 551625 (61) Дополнительное к авт, свнд-ву(22) Заявлено07.04.75 (21) 2122430/Q7 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.03.77.Бюллетень №1 1 (45) Дата опубликования описания11.07.77 (51) М. Кл.

G05 F 1/56

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. .722. 1 (088.8) Б. H. Каржавов, Ю. П. Рыбкин, B. H. Бродовский, Е. Н. Федулов и Т. Т.Прохорова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания электронной аппаратуры.

Известны импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, содержашие регулируюший элемент, источник опорного напряжения, сглаживаюший фильтр, состояший из конденсатора и дросселя, и усилитель сигнала ошибки, выход которого связан со входом регулируюшего элемента. 10

Недостаток этих стабилизаторов - низ— кий к.п.д. при больших токах нагрузки.

Наиболее близким к предложенному изобретению является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержаший регулируюший элемент с трансформатором положительной обратной связи по току, источник опорного напряжения сглаживающий. фильтр, состояший из конденсатора и дросселя, и усилитель сигнала ошибки, один выход которого связан с источником опорного напряжения, второй — с выходом для подключения нагрузки, а к одному из выходов усилителя сигнала ошибки через первый диод 5

2 подключена одна управляюшая обмотка трансформатора положительной обратной связи.

Однако этот стабилизатор имеет большие динамические потери из-эа значител— ного изменения коэффициента широтной модуляции, который может достигать большой величины при изменении напряжения питания и нагрузки. Кроме того, в переходном режиме(в частности при включении схемы) возможно увеличение выходного напряжения и тока регулируюшего элемента сверх номинального ввиду наличия выходного С фильтра.

Бель изобретения — уменьшение динамических потерь за счет уменьшения коэффициента широтной модуляции и исключение перерегулирования по току и напряжению в переходных режимах за счет использования дросселя насышения и контроля силового тока.

Это достигается тем, что трансформатор положительной обратной связи по току снабжен второй управляющей обмоткой, подключенной одним концом через второй диод х другому выходу усилителя сигнала ошибки

551625 и доугим концом — к вь:ходу регулируюше-. го элемента, который связан с гходиой клеммой для подключения средней точки ис-.очнике питания через третий диод, к точке соединения которого с выходом регулируюш го элемента подключен первый резистор, эашунтированный дросселем насьпцения, n,ичем один вход усилителя сигнала:оши >ки соединен с источником опорного напряжения через зашунтированный дополнительным кон-у денсатором реэистивный делитель, параллельно одному из плеч которого включен вспомогательный транзистор. Второй вход усилителя сигнала ошибки связан с выходом через шунтированный последовательной цепочкой из второго резистора и вторичной обмотки дросселя сглаживающего филь ра интегрируюший конденсатор, соединенный через третий резистор с одной из входных клемм для подключения источника питания и с одной из выходных клемм для подключения нагрузки через встречно включенные четвертый и пятый диоды, обшая точка которых через четвертый резистор соединена с другой клеммой для подключения источника питания.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема стабилизатора.

Стабилизатор охвачен обратной связью

KBK по току нагрузки, так и по напряжению и работает в автоколебательном режиме. щ

Он содержит регулирующий элемент, выполненный на транзисторе 1 с трансформатором 2 положительной обратной связи по току. Сглаживаюший фильтр выполнен на дросселе 3 и конденсаторе 4. Выходной щ каскад усилителя сигнала ошибки собран по дифференциальной схеме на транзисторах 5 и 6 и осуществляет сравнение напряжения обратной связи, равного сумме выходного напряжения и напряжения на ин- 40 тегрируюшем конденсаторе 7 и пропорционального силовому току, с эталонным, имеюшим два уровня, причем один из этих уровней образуется на резисторе 8 резистивного делителя, когда вспомогательный 45 транзистор 9 открыт, а другой уровень— на том же резисторе, когда транзистор 9 закрыт. Среднее значение между указанными уровнями этало н ног о напряже ния рав н o выходному напряжению стабилизатора. 50

Источником опорного напряжения для задания эталонных уровней является напряжение на. стабилитроне 10. Сигнал на включение и выключение регулирующего транзистора 1 передается с выходов усилите- 65 ля сигнала ошибки соответственно через первую и вторую управляюшие обмотки 11 и 12 трансформатора тока 2.

Стабилизатор также содержит выходной транзистор 13 усилителя сигнала ошибки, 60

4 дрзссель насьпцения 14, обмотку 15 трансформатора 2, выходной транзистор 16 усилителя сигнала ошибки, диод 17, базовую обмотку 18 трансформатора 2, диод 19, обмотку 20 трансформатора 2, резисторы 21, 22, 23, диод 24, дополнительный конденсатор 25, шуитированный реэистивным делителем из резисторов 26 и 8, и резистор 27, а также диод 28 и резистор 29, Работает стабилизатор следующим образом.

Предположим,что напряжение на базе транзистора 6 схемы сравнения меньше напряжения на базе транзистора 5. Следовательно, транзисторы 5 и 9 открыты, и напряжение на базе транзистора 5 равно верхнему значению эталонного напряжения„ транзистор 6 закрыт, открыты выходной транзистор 13 усилителя сигнала ошибки и регулируюший транзистор 1.

Силовой ток, протекая под действием разности напряжений Š— 0,„ (где Е напряжение источника питания, И х -выходное напряжение стабилизатора от плюсовой шины источника питания к минусовой через нагрузку, дроссели 3 и 14, транзистор 1 и обмотку обратной связи 15 трансформатора 2, нарастает линейно. С ростом силового тока увеличивается напряжение на конденсаторе 7. Следовательно, увеличивается напряжение обратной связи, подаваемое на базу транзистора 6 схемы сравнения, и при достижении им величины, равной верхнему значению эталонного напряжения, открывается транзистор 6 и закрывается транзистор 5, что приводит к открыванию выходного транзистора 6 усилителя сигнала ошибки. Ток, трансформируюшийся в обмотку 11 трансформатора 2 из обмотки обратной связи, замыкается через открывшийся транзистор 16 и диод 17, при этом напряжение на базовой обмотке 18 того же трансформатора 2 -: становится недостаточным для поддержания транзистора 1 в открьггом состоянии, и он закрывается. !

Силовой ток, под действием разности напряжений (/ „ - 2 начинает падать, проЕп алых текая OT плюсовой шины источника питания к его средней точке через нагрузку, дроссель 3 фильтра и дроссель насьпцения 14, диод 19 и обмотку 20 трансформатора 2.

Напряжение обратной связи уменьшает и при достижении им величины, равной нижнему эталонному уровню (величина напряжения на базе транзистора 5 при эакрьггом вспомогательном транзисторе 9), транзистор

6 закрывается, в результате открывается выходной транзистор 13 усилителя сигнала ошибки. Через обмотку 12 трансформатора

2 потечет ток, который, трансформируясь в

551625 обмотку 18, откроет транзистор 1. Далее цикл повторяется.

Скорость нарастания напряжения на интегрируюшем конденсаторе 7 зависит от величины напряжения, приложенного к дросселю 3, и определяет время открытого и закрытого состояний транзистора 1.

В отличие от известных схем в данном стабилизаторе энергия, запасенная в дросселе фильтра в рабочий период, в период возврата отдается в нагрузку не непосредственно, а через источник питания. Это позволяет снизить частоту переключения регулируюшего транзистора и уменьшить коэффициент широтной модуляции К, определяемый по формуле: о

+ $

3 где k — время открытэгэ состояния 29 о транзистора 1; — время закрытого состояния транзистора 1.

Для предлагаемой схемы стабилизатора

К= 4п — 3, где

6 вых

Е и

Для известных схем, в которых энергия запасенная в дросселе фильтра отдается непосредственно в нагрузку, К =4п — 2 .

Снижение коэффициента широтной модуляции позволяет облегчить режим работы транзисторов схемы.

Для исключения перерегулирования по току и напряжению в цепь дросселя фильтра включен резистор 21, который в установившемся режиме закорачивается обмоткой дросселя насышения 14.

Для обеспечения закрытого состояния транзистора 1 в момент включения стабилизатора, на базу транзистора 6 подается найряжение с делителя, состоящего из резисторов 22, 23 и диода 24, а параллельно источнику опорного напряжения включен дополнительный конденсатор 25, образующий совместно с резисторами 8, 26, 27 интегрируюший контур.

Предложенная схема стабилизатора позволяет снизить мощность рассеяния в тран-ар зисторах и исключить перерегулирование в переходных режимах.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент с трансформатором положительной обратной связи по току, источник опорного напряжения, сглаживающий фильтр, состояший из конденсатора и дросселя, и усилитель сигнала ошибки, один вход которого связан с источником опорного напря;кения, второй — с выходом для подключения нагрузки, а к одному из выходов усилителя сигнала ошибки через первый диод подключена одна управляющая обмотка трансформатора положительной обратной связи по тэку, отпич аюшийся тем, что, с целью уменьшения инамических потерь и исключения перерегулирования в переходных режимах, трансформатор положительной обратной связи по току снабжен второй управляющей обмоткой, подключенной одним концэм через второй диод к другому выходу усилителя сигнала ошибки и другим концом — к выходу регулирующего элемента, который связан с входной клеммой для подключения средней точки источника питания через третий диод, к точке соединения которого с выходом регулирующего элемента подключен первый резистор, зашунтирэванный дрэссеХем насышения, причем один вход усилителя сигнала ошибки соединен с источником опорного напряжения через зашунтированный дополнительным конденсатором резистивный делитель, параллельно одному из плеч которого включен вспомогательный транзистор, а зтэрэй вход усилителя сигнала ошибки связан с выходом через шунтирэванный последовательной цепочкой из второго резистора и вторичной обмотки дросселя сглаживаюшего фильтра интегрируюший конденсатор, соединенный через третий резистор с одной из входных клемм для подключения источника питания и с одной из выходных клемм для подключения нагрузки через встречно включенные четвертый и пятый диэды,,обшая точка которых через четвертый резистор соединена с другой клеммой дпя подключения источника питания.

551625

Составитель В. Круглова

Редактор Т. Загребельная Техред С. Беца Корректор Е. Скучка

Заказ 123/25 Тираж 1 095 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4