Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Союз Советскик

Социвпистическик

Ресяубпик (11)100!050

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 11. 81 (21) 3352838/24-0 7 с присоединением заявки М(23)ПриоритетОпубликовано 28. 02. 83. Бюллетень,йв 8

Дата опубликования описания 28.02.83. (5! )М. Кл.

G 05 F 1/56

Гееударстеапвй квмлтет

СССР

le делам кзебретелкя и втлрмтий (З) УДК621 316. .722.1(088.8}

А.Г.Бомко, К.П.Полянин, В.Г.Воронин, Е.1т. Батюков, и В.С.Соловьев / Р:, /;.:. та,: ° . т.-, . -. 82

7 у у /

I тс. у, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 } ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобра зовательной технике и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и электронно5 вычислительных машин.

Известен однот стный импульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий транзистор, раздели- тв тельный трансформатор, выпрямительный диод, сглаживающий 4С -фильтр, датчики тока и широтно-импульсный модулятор 1).

Недостатком данного стабилизатора является низкий уровень ослабления помех, проникающих в нагрузку при переключении токов в обмотках трансформатора из-за непосредственной

25 электромагнитной связи между ними. В остальные промежутки времени один из ключевых элементов закрыт и поэто» му обеспечивается высокая помехозащищенность выхода стабилизатора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий трансформатор, у которого один вывод первичной обмотки соединен через регулирующий транзистор с первой шиной питания, другой вывод через входной датчик тока - со второй шиной питания, вторичная обмотка соединена с конденсатором через обратный выпцямительный диод, при этом один вывод конденсатора через коммутирующий транзистор соединен с входом lC -фильтра, другой вывод через выходной датчик тока с общей выходной шиной стабилизатора, модулятор длительности с противофазными выходами, вход которого соединен с выходом L 6 -фильтра, первый выход - с входом первого элемента запрета,второй выход — с входом второ3 100 ll0

ro элемента запрета, запрещающий вход первого элемента запрета соединен с выходом выходного датчика тока, запрещающий вход второго элемента запрета — с вы.ходом входного датчика тока, выход первого элемента запрета с базой регулирующего транзистора, а выход второго элемента запрета с базой коммутирующего транзистора (2). 16

В этом стабилизаторе высокая помехозащищенность выхода от воздействия входных помех обеспечивается только в интервалах времени, при которых регулирующий транзистор tj включен, так как паразитная вмность обратного выпрямительного диода, конденсатор и коллекторная емкость коммутирующего транзистора образуют

Т-образный емкостной фильтр. ;щ

При выключенном состоянии регулиру ющего транзистора урс вень ослабления входных помех ухудшается, так как фильтр представляет собой Г-образное звено, состоящее из регулирующего 5 транзистора, находящегося в закрытом состоянии, индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора и конденсатора.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности выхода стабилизато.". ра от входных помех в интервалы вре" мени, при которых регулирующий тран- зистор выключен.

50 4 дом LC-фильтра, первый выход — с входом первого элемента запрета, второй выход - с входом второго элемента запрета, запрещающий вход первого элемента запрета соединен с выходом выходного датчика тока, запрещающий вход второго элемента запрета - с выходом входного датчика тока, выход первого элемента запрета соединен с базой регулирующего транзистора, а выход второго элемента запрета - с базой первого коммутирующего транзистора, введены источник смещения, коммутирующий диод, второй конденсатор, второй и третий коммутирующие транзисторы и инвертор, при этом первый вывод первичной обмотки трансформатора подключен к выходу регулирующего транзистора через коммутирующий диод, точка соединения коммутирую, щего диода и регулирующего транзистора соединена с коллекторами второго и третьего коммутирующих транзисторов, эмиттеры этих транзисторов соединены между собой через источник смещения,.точка соединения источника смещения с эмиттером одного из введенных коммутирующих транзисторов соединена с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого подключен к общей точке входного датчика тока и первичной обмотке трансформатора, а базы коммутирующих транзисторов через инвертор соединены с выходом входного датчика тока.

На фиг. 1 приведена структурная схема импульсного стабялизатооа постоянного напряжения; на фиг.2эпюрК напряжений, поясняющие его работу.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения состоит из регулирующего транзистора 1, трансформатора

2, обратного выпрямительного диода

3, 4С -фильтра.4, модулятора 5 длительности, входного датчика 6 тока, выходного датчйка 7 тока, первого 8, второго 9 и третьего 10 коммутирующих транзисторов, коммутирующего диода 11, первого 12 и второго 13 конденсаторов, источника 14. смещения, первого 15 и второго 16 элементов запрета и инвертора 17.

Указанная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор пос тоянного напряже ния, содержащий регулирующий транзистор, трансформатор, первый вывод первичной обмот40 ки которого связан с выходом регулирующего транзистора, входом подключенного к первому входному выводу стабилизатора, другой вывод первичной обмотки, через входной датчик тока, соединен с вторым входным выводом, вторичная обмотка трансформатора соединена с:первым конденсатором через обратный выпрямительный диод, при этом один вывод первого конденсатора через коммутирующий транзистор соединен с входом

LC-фильтра, другой вывод первого конденсатора, подключенный к общей шине стабилизатора, соединен через выходной датчик тока с выходным выводом стабилизатора, модулятор длительности с противофазными выходами, вход которого соединен с выхо8 предлагаемом устройстве роль помехоподавляюще го фильтра, представлякнцего емкостной T-образный мост

1001050 4 при открытом регулирующем транзисторе 1, выполняют паразитная емкость закрытого обратного выпрямительного диода 3, первый конденсатор 12 и коллекторная емкость первого комму- 3 тирующего транзистора 8.

При закрытом регулирующем транзисторе 1 роль помехоподавляющего

Т-образного фильтра выполняют кол- . лекторная емкость регулирующего транзистора, паразитная емкость закрытого коммутирующего диода 11 и емкость второго конденсатора 13.

При этом второй и третий коммутируюцие трачзисторы 9 и 10 находятся во включенном состоянии.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

Модулятор 5 длительности выраба- 20 т вает импульсы управления (фиг.2,а) регулирующим транзистором 1 и инвертированные по фазе импульсы управления (фиг.2,б) первым коммутирующим транзистором 8. Стабилизация И выходного напряжения в устройстве .осуществляется за счет регулирования скважности указанных импульсов в зависимости от соотношения между входными и выходными напряжением р и током нагрузки. Для этой цели на вход модулятора 5 длительности поступает опорное напряжение и выходное напряжение устройства.

Работа регулирующего транзистора 1 и первого коммутирующего транзистора 8 осуществляется таким образом, чтобы в любой момент времени при включенном состоянии одного из них (фиг.2,в) другой находился в выключенном состоянии (фиг.2,r ). В про-! межутки времени (фиг.2,г), при которых включен регулирующий транзистор

1, происходит накопление энергии в трансформаторе 2. При выключении регулирующего транзистора 1 сигналом (фиг.2,6) модулятора 5 длительности включается первый коммутирующий транзистор 8 после того, как с запрещающего входа элемента 1б запрета снима.

-ется блокирующий сигнал. Снятие блокйрующего сигнала происходит после запирания регулирующего транзистора

1 с некоторой временной задерж-. кой, определяемой временем рассасывания в нем неосновных носителей на этапе выключения .регулирующего транзистор4 1 и при,, выключенном первом коммутирующем транзисторе 8 ° Магнитная энергия, накопленная в трансформаторе 2, вызывает подзаряд первого конденсатора 12 через обратный выпрямительный диод 3, а также подзаряд второго конденсатора

13 через второй коммутирующий транзистор 10 и коммутирующий диод 11.

Управление вторым и третьим коммутирующими транзисторами 9 и 10 осуществляется сигналом входного датчика 6 тока с помощью инвертора 17. Для снижения величины внутренне-о сопротивления второго и третьего коммутирующих транзисторов 9 и 10 в состоянии включено между цепями их эмиттеров включен источник 14 смещения, который создаетнеобходимый ток через указанные транзисторы. При включенном состоянии первого коммутирующего транзистора 8 магнитная энергия, накопленная в трансформаторе 2, обеспечивает электропитание нагрузки устройства через L-,C-фильтр 4. llo окончании отпирающего импульса на базе первого коммутирующего транзистора 8 происходит его выключение и включение регулирующего транзистора 1. Включение регулирующего транзистора 1 происходит после снятия блокирующего сигнала с запрещающего входа элемента 15 запрета. На этапе выключения первого коммутирующего транзистора 8 при включенном регулирующем транзисторе 1 магнитная энергия, накопленная в трансформаторе 2, осуществляет подзаряд конденсатора 12 через обратный выпрямительный диод 3, а также подзаряд второго конденсатора

13 через коммутирующий транзистор 10.

После включения регулирующего транзистора 1 выключаются все коммутирующие транзисторы 8-10, и далее все процессы в схеме повторяются.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается электромагнитная развязка между входом и выходом с помощью Т-образного емкостного фильтра как при включенном, так и при выключенном состоянии регулирующего транзистора 1. При этом повышение помехозащищенности в интервалы времени, при которых регулирующий транзистор

1 выключен, достигается за счет вновь введенных элементов, которыми являют.ся второй и третий коммутирующие транзисторы 9 и 10, коммутирующий диод 11, источник 14 смещения и второй конденсатор 13. Ток смещения, протекающий через контур, образован1001050 8 ный источником 14 смещения, и указанные транзисторы позволяют снизить динамическое сопротивление ветви

Т-образного емкостного фильтра, что позволяет повысить степень. подавления помех.

Для исключения возможности про", хождения помех в предлагаемом устройстве по цепям управления транзисторами входные каскады (например, элементы 15 и 16 запрета и инвертор 17! могут быть выполнены на оптронах типа

249 ЛП или др.

Использование изобретения в составе радиоэлектронной аппаратуры, в .которой производится обработка слабых сигналов в условиях сильных внешних помех позволяет повысить вероятность безотказной работы за счет повышения помехоустойчивости,по цепи вторичного электропитания.

Формула изобретения

И

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого связан с выходом регулирующего тран- © эистора, входом подключенного к первому входному выводу стабилизатора, другой вывод первичной обмотки через входной датчик тока соединен с вторым входным выводом, вторичная обмот. з ка трансформатора соединена с первым конденсатором через обратный,вы" прямительный диод, при этом один вывод первого конденсатора через первый коммутирующий транзистор

40 соединен, с входом LC "фильтра, а другой вывод первого конденсатора, подключенный к общей шине стабилизатора, соединен через выходной датчик:тока с выходным выводом стабилизатора, модулятор длительности с противофазными выходами, вход которого соединен с выходом 4С-фильтра, . первый выход - с входом первого элемента запрета, второй выход - с входом второго элемента запрета, запрещающий вход первого элемента запрета соединен с выходок выходного датчика тока, запрещающий вход второго элемента запрета - с выходом входного датчика тока, выход первого элемента запрета соединен с базой регулирующего транзистора, а выход второго элемента запрета - с базой первого коммутирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью помехозащищенности выхода стабилизатора от входных помех, в него введены источник смещения, коммутирующий диод, второй конденсатор, второй и третий коммутирующие транзисторы и инвертор,при этом первый вывод первичной обмотки трансформатора подключен к выходу регулирующего транзистора через коммутирующий диод, точка соединения коммутирующего диода и регулирующего транзистора соединена с коллекторами второго и третьего коммутирую-. щих транзисторов, эмиттеры этих транзисторов соединены между собой через источник смещения, точка соединения . источника смещения с эмиттером одного из введенных коммутирующих транзисторов соединена с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого подключен к общей точке входного датчика тока и первичной обмотки трансформатора, а базы комму тирующих транзисторов через инвертор соединены с выходом входного датчика тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии У 53-38010, кл. 56 А 21, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2856934/24-07, 1979.

I

ВНИИПИ Заказ 1393/53 Тираж 872 Подписное

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