Импульсный стабилизатор напряжения

Импульсный стабилизатор напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Соцыалыстыческык

Республыи

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБВЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

krak)954985 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17. 11. 80 (21) 300 112!24-07 с присоелинением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30. 08. 82. Бюллетень № 3?

Дата опубликования описания 30. 08. 82 (5 l ) M. Кл.

G 05 F 1/58

Гоаударстееииый комитет по делам изобретеиий и открытий (53) Ъ Д3С 621 31б. .722.1(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Н. Снегирев, A. Г. Ложкин и В. Н. Павлов

11;, (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических величин, и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны ключевые стабилизаторы напряжения, содержащие регулирующий элемент, коммутирующий диод, накопительный дроссель, источник опорного напряжения, блок управления 1), 2) 1о и (31.

Наиболее близким устройством является ключевой стабилизатор, содержащий регулирующий элемент, коммутирующий диод, накопительный дроссель15 источник ..опорного напряжения, блок управления, включающий в себя мультивибратор и дифференциальный усилитель, на двух транзисторах и резисторе (4); го

Недостатки указанных стабилизато" ров — наличие броска тока через регулирующий 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 стабилизатат. 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, нанопительный дроссель, источник опорного напряжения, блок управления, включающий в себя мультивибратор и дифференциальный усилитель на двух транзисторах, делитель выходного напря" жения, введен блок защиты, выполненный на двух транзисторах одного

95498

40 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, змиттер первого транзистора через первый резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, к пер- 10 вому конденсатору, соединенному с эмиттерами 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 вторы41 выводы стабилитрона и второго конденсатора подключены к общей шине стабилизатора..

На фиг. 1 представлена функциональная схема импульсного стабилиза35 тора 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 опорного напряжения, блок 5 управ45 пения, состоящий из мультивибратора

6, дифференциального усилителя на двух транзисторах 7 и 8, резистор 9, делитель !О выходного напряжения, блок 11 защиты, выполненный на трех транзисторах 12-14, диоде 15, стабилитроне 16, двух конденсаторах 17, .18 и резисторах 19-22. Эмиттеры транзисторов 7 и 8 соединены с коллекто ром транзистора 12, эмиттер которого через резистор 20 подключен к эмитте- ру транзистора 13 и конденсатору 17, соедиH| нному с мультивибратором 6.

5 4

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 14, имеющего тип проводимости, противоположный типу проводимости транзисторов 12 и 13. База транзистора 14 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

14 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 12-14 закрыты и на работу устройства не влияют. Транзисторь

7 и 8 дифференциального усилителя также закрыты в первый момент после включения. Но сразу, как только напФ ряжение на эмиттерах транзисторов 7, 8 дифференциального усилителя станет меньше опорного напряжения на базе транзистора 7, мультивибратор 6 начинает работать с .низкой частотой переключения, выдавая на регулирующий эпемент 1 управляющие импульсы. По мере возрастания напряжения источника

4 опорного напряжения и заряда конденсатора 17 частота переключений мультивибратора 6 начинает возрастать.

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 14.

Транзистор 14 открывается, в результате чего открываются транзисторы 12 и 13. Резисторы 20 и 21 обеспечивают режим работы транзисторов 12- 14 в в

954985 момент возникновения перегрузки или короткого замыкания. Открытый транзистор 12 срывает колебания мультивибратора 6 раньше, чем открытый транзистор 13 разрядит конденсатор

17. При этом закрывается регулирующий элемент 1 и напряжение на выходе стабилизатора пропадает. Конденсатор

18 разряжается через цепь базы транзистора 14. В течение времени разря- 1О да конденсатора 18 транзисторы 14, 13 и 1.2 находятся в открытом состоянии. По окончании разряда конденсатора 18 закрываются транзисторы 14, 13 и 12. 15

При этом начинается процесс, аналогичный первоначальному включению стабилизатора. Конденсатор 17 заряжается и мультивибратор 6, плавно повышая частоту переключений, выводит регулирующий элемент 1 на рабочий режим. Конденсатор 18 начинает заряжаться через диод 15 и резистор 22.

Если перегрузка или коротное замыкание на выходе стабилизатора не были устранены, то открывается транзистор 14, открывающий транзисторы

13 и 12, которые срывают колебания мультивибратора 6 и тем самым запирают регулирующий элемент 1. зо

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 переключения на низкой частоте, то не возникает ни броска тока, ни перегрузки по току. В таком режи о ме стабилизатор работает до устранения перегрузки или короткого замыкания. При устранении перегрузки или короткого замыкания появляется выходное напряжение стабилизатора.

Гранзистор 14 зайирается. Запираясь, 45 транзистор 14 закрывает транзисторы !

2, 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 17.

Таким 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, о т л и ч а ю шийся 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 устраненййперегрузки 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 второго транзистора и первему конденсатору, соединенному с эмиттерами транзистоо ров мультивибратора, а коллектор BTQ рого 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 первого и коллектором трегьего транзисторов, база третьего транзистора подключена к второму конденсатору, стабилитрону и через четвертый резистор к катоду диода, анод которого соединен с катодом коммути-. рующего диода, входным выводом накопительного дросселя и выходом регулирующего элемента, причем эмиттер третьего транзистора соединен со средним выводом делителя выходного напряжения, а вторые выводы отабипитрона и

7 954985 8 второго конденсатора подключены к об- ного напряжения. Сборник "Обмен опы-. щей шине стабилизатора. том в радиопромышленности", Вып. 3, Источники информации, 1976. принятые во внимание при экспертизе 3. Александров Ф.И. Сиваков А.И.

Томигас О.А. Снегирев Ю.Н. Колош- s Импульсные преобразователи и стабитивин Е.З. Ключевые стабилизаторы с лизаторы. "Энергия", 1970, с. 3, повышением выходного напряжения. рис. 1-20.

Сборник. "Обмен опытом в радиопро- 4. Томигас О.А., Снегирев Ю.Н. мышленности", Вып. 7, 1976. Ключевые стабилизаторы. Сборник

2. Снегирев Ю.Н. Томигас О.А. Клю- 1в "Обмен опытом в радиопромышленносчевой стабилизатор с понижением выход- ти". Вып. 4, 1976.