Импульсный регулятор напряжения

Импульсный регулятор напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»> 601787 с (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.11.?4 (21) 2073929/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.04.78. Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 22.04.78 (51) М. Кл.а Ч 02 М 3/155//

G 05 F 1/56

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.722 (088.8) (72) Автор ы изобретения (71) Заявитель

В. П. Борисов и И. И. Колосков (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использо|вания в импульсных стабилизаторах или регуляторах постоянного напряжения с повышенной частотой коммутации силового регулирующего элемента.

Известны импульсные регуляторы напряжения, содержащие силовой транзисторный элемент, включенный между источником питания и сглаживающим фильтром с нагрузкой, и вспомогательные источники питания для форсирования процесса коммутации силового транзисторного элемента (1 — 3).

Из известных устройств к настоящему изобретению наиболее близким по технической сущности является регулятор, в котором вспомогателыный источник питания подключен через транзистор к базовой цепи силового транзисторного элемента и используется для запирания лоследнего (4).

В процессе запирания,.до рассасывания носителей из базовой области силового транзисторного элемента, от,вспомогательного источника через транзкстор должны проходить достаточ|но большие импульсы тока, для со- 25 здания которых напряжение вспомогательного источника должно быть также достаточно большим по величине. Однако после запирания силового транзисторного элемента, когда ток,в его базе уменьшится практически до 30 нуля, все Hàпряженпе вспомогательного источника будет приложено к переходу базаэмиттер силового транзисторного элемента, что снижает надежность регулятора и может вывести его из строя. Аналогичные язвления будут лроисходить при малы. . токах нагрузки регулятора. По этим причинам налряжение вспомогательного источника выопрают меньше необходимой величины, что увеличивает коммутационные потери и снижает КПД. регулятора.

Цель изобретения — повышение КПД, а также надежности импульсного регулятора напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что формирователь запирающего напряжения выполнен в .виде включенных между эмиттером силового и коллектором .вспомогательного транзисторов конденсатора и цепочки, состоящей из резистора и двух согласно включенных диодов, общая точка которых соединена с коллектором силового транзистора через дополнитель ный конденсатор.

На чертеже представлена прннцилпальная схема импульсного регулятора напряжения..

Импульсный регулятор напряжения содержит силовой транзистор I, вк;почснный между источником литания 2 и сглаживающим фильтром 3 с нагрузкой 4. Параллельно силовому т ра нзистору через дополнительный кон6О1787

65 денсатор 5 подключен диод 6, параллельно которому через диод 7 и резистор 8 подключен конденсатор 9, который через вспомогательный тра,нзистор 10 и цепь из резистора 11 и кон|денсатора 12 подключен к,базе силового транзистора, шунтиpoваннoи IB обратном напра влении диодами 13. База транзистора 10 шунтировапа в обратном направлении диодом

14 и соединена через резистор 15 с дополнительным транзистором 16 и через резистор 17 с клеммой 18, на которую подаются .импульсы смещения положительной полярности. Резистор 11, конденсатор 12 и диоды 13 образуют совместно с переходом база-эмиттер силового транзистора 1 его базовую цепь. ,В исходном состоянии конденсаторы 5, 9 и,12 заряжены полярностью, указанной на чертеже.

Коммутация силового транзистора 1 осущес гвляется с помощью импульсов, подаваемых на клемму 18 и на базу транзистора lá, причем при наличии импульса на клемме 18 импульс на базу транзистора 16 не подается, и наоборот. При наличии импульса на базе т1ранзистора 16 последний переходит.в состояние насыщения, и током,,IIpoTCKBIQIIJBM но контуру база-эмиттер транзистора 1 — конденсатор 12 с рези сто ром 11- диод 14 — резистор

15 — транзистор 16, осуществляется включение транзистора 1, до этого, момента находившегося в обесточенном состоянии. При этом, поскольку в предшествующем цикле работы конденсатор 12 был заряжен поляр ностью, указанный ток в начальный момент времени будет несколько больше величины, необходимой для насыщения пранзистора 1, и будет гприближаться к ней к концу данного интервала времени, когда из-за наличия указанного тока произойдет перезаряд конденсатора 12 обратной:полярностью. Это обес)печи ваег быстрый перевод тра нзистора (во включенное состояние и, соответственно, минимальные потери при его включении. При насыщенном состоянии транзистора 1 напряжение от источника 2,поступает на вход сглаживающего фильтра 3. Все это время транзистор 10 обесточен.

В конце рассмотренного интервала времени импульс управления снимается с оазы транзистора 16 и подается на клемму 18. При атом транзистор 16 обесточивается, прерывается ток, удерживающий транзистор 1 в состоянии насыщения, начинает протекать ток от клеммы 18 через резистор 17 и переход база-эмиттер транзистора 10, последний открывается, и от конденсатора 9 через транзистор 10, конденсатор 12, .диоды 13 и переход база-:эмиттер силового транзистора 1 начинает протекать мощный им пульс тока, что способствует быстрому переводу транзистора

1 в отключенное состояние и, соответственно, обеспечивает минимальные потери в силовом пранзиеторе l,при его отключении. При отключенном состоянии транзистора 1 напряжение от источника 2 не поступает на фильтр

25 зо

3 и íà его входе равно нулю. В этом интервале времени происходит перезаряд конденсатора 9, к концу данного интервала импульс тока уменьшается до минимальной величины, необходимой для удержания транзистора 1 в обесточенном состоянии.

Затем рассмотренные процессы,по вторяются. На:входе фильтра 3 образуется последовательность прямоугольных импульссв, KOторая преобразуется фильтром в постоянное напряжение, поступающее на нагрузку 4. Величина на пряжения на нагрузке 4 регулируется путем изменения соотношения между длительностями включенного и выключенного состояний транзистора 1.

Одновременно с рассмотренными процессами, определяющими состояние силового транзистора 1, происходят следующие процессы, о|пределяющие величину напряжения на конденсаторе 9. В иомен т отключения транзистора 1 на его силовом переходе должен образоваться импульс перенапряжения, причем величина его возрастает с увеличением тока нагрузки.,При этом энергия импульса перенапряжения расходуется на заряд конденсатора

5 (полярность указана на чертеже) через диод б,,причем поскольку энрвгия импульса перенапряжения пропорциональная току нагрузки, напряжение, до которого зарядится конденсатор 5, будет также пропорционально току нагрузки.

Разряд конденсатора 5 произойдет после перехода транзистора 1 .в насыщенное состоя:ние, когда энергия, записанная конденсатором

5, по контуру диод 7 — резистор 8 — конденсатор 9 — транзистор 1 начнет передаваться конденсатору 9 (пранзистор 10 в это время обесточен). Очевидно, что напряжение на конденсаторе 9 будет возрастать с у величением тока нагрузки.

Поскольку напряжение на конденсаторе 9 используется,в следующем интер вале коммута ции, когда, будет открыт транзистор 10,для создания мощного имлульса тока, залирающего гранзистор I, очевидно, что запирание транзистора 1 будет происходить тем более мощеным импульсом, чем больше ток, протекающий через его силовую цепь (ток нагрузки) . Следовательно, выбрав определенным образом параметры схемы, можно как при минимальном, так .и при максимальном токе нагрузочки обеспечить малую;величину коммутационных потерь в транзисторе 1 и схеме его управления, т. е. регулятора.

Подключение конденсатора 5 одновременно позволяет уменьшить амплитуду перенапряжений, что повышает надежность регулятора и,представляет собой побочный положительный, эффект. Надежность, регулятора повышается также из-за,наличия диодов 13, предотвращающих возникновение на переходе база-эмиттер силового транзистора 1 больших перенапряжений.

;В казачестве им пульса смещения, подаваемого на клемму 18,:может быть использовано

691787

Составитель И. Галиева

Техред И. Рыбкина

Корректор И. Симкина

Редактор Н. Арванцова

Заказ 113/208 Изд. № 128 Тираж 892

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва. )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Тнп. Харьк. фил. пред. сПатентэ напряжение постоянного тока. Принцил работы устройства при этом не изменяется. Базовая цепь элемента 1 может не содержать элементов 11 — 18 или одного из них, что также не изменяет принципа .работы устройства.

Формула изобретения

1. Импульсный регулятор напряжения, содержащий подключенный ко входным зажимам силовой транзистор, к базе которого через дополнительный транзистор, подключен формирователь запирающего напряжения, причем переход эмиттер-база дополнительного транзистора шунтирован диодом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, упомянутый формирователь запираю щего напряжения выполнен.в виде включенных между эмиттвром силового и коллектором вспомогательного транзисторов конденсатора и цепочки, состоящей из резистора и двух согласно включенных диодов, общая точка которых соединена с коллектором силового транзистора через дополнительный конден-сатор. 1

2. Импульсный регулятор напряжения по

5 п. 1, отличающийся тем, что между эмиттером вспомогательного и базой силового транзисторов включены па раллельно соединенные резистор и конденсатор, а переход база-эмиттер силового транзистора,шунтиро10 ван обратно включенным диодом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ № 1563682, кл. G 05 F 1 56, 1969.

2. Патент США № 3641424, кл. 323 †, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР № 321900, 20 кл. Н 02 М 3/14, 1970.

4. Патент Франции № 2130053, кл. G 05 F

1/00, 1971.