Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий составной регулирукнций элемент, состоящий из согласующего транзистора и регулирующего транзистора, п ключенного коллектором к входному вьгеоду, эмиттером - к точке соедине ния катода коммутирующего диода и одного вывода дросселя иС Фильтра другой вывод которого подключен к выходному выводу, а базой - к эмитт ру согласующего транзистора, коллек тор которого через балластный резистор подключен к выводу для подключе- . ния вспомогательного источника напряжения , база согласующего транзистора подключена через вспомогательный ключ к выходу узла управления, отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамических потерь и улучшения выходного напряжения путем уменьтения амплитуд высокочастотных составлянщих пульсации выходного напряжения, он снабжен дополнительным ключом, выполненным на транзисторе, пороговом элементе и резисторном делителе напряжения, причем база согласующего транзистора соединена с коллектором транзистора дополнительного ключа, эмиттер которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, а база транзистора дополнительного ключа через пороговый элемент подключена к среднему выводу резисторного делителя напряжения, крайние выводы которого соединены соответственно с общей шиной и базой регулирующего транзистора.

156 A

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕО1УЬЛИН (1% (11) 3(Я) G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3518542/24-07 (22) 08. 12,82 (46) 30;05. 84. Бюл. У 20 (72) Л.Г.Смелянский и Н.И.Землянский (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1, Швецкий Б.И. Электронные цифровые приборы. Киев, "Техника", 1981, с. 240-243, рис. 131 °

2. Всесоюзный научно-исследовательский институт. Информационный листок о научно-техническом достижении У 81-1425 УДК 621. 316.722. 1

Сер. ИЛТ9-12-11. (54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий составной регулирующий элемент, состоящий из согласующего транзистора и регулирующего транзистора, подключенного коллектором к входному выводу, эмиттером — к точке соединения катода коммутирующего диода и одного вывода дросселя Lf-фильтра, другой вывод которого подключен к выходному выводу, а базой — к эмиттеру согласующего транзистора, коллектор которого через балластный резистор подключен к выводу для подключения вспомогательного источника напряжения, база согласующего транзистора подключена через вспомогательный .ключ к выходу узла управления, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения динамических потерь и улучшения формы выходного напряжения путем уменьшения амплитуд высокочастотных составляющих пульсации выходного напряжения, он снабжен дополнительным ключом, выполненным на транзисторе, пороговом элементе и резисторном делителе напряжения, причем база согласующего транзистора Я соединена с коллектором транзистора дополнительного ключа, эмиттер которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, а база транзистора дополнительного ключа через пороговый элемент подключена к среднему выводу резисторного делителя напряжения, крайние выводы которого соединены соответственно с общей шиной и базой регулирующего транзистора.

f 10951

Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным стабилизаторам постоянного напряжения, и может быть использовано для питания различных радиоэлектронных устройств, к которым предъявляются повышенные требования к их весу, габаритным размерам и КПД.

Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения,. выполненный 10 по классической структурной схеме, состоящей из ключевого транзистора, служащего для коммутации напряжения в режиме ШИМ, коммутирующего диода, Я-фильтра и схемы управления скваж- 15 ностью импульсов P1 ).

Однако известное устройство характеризуется большими динамическими потерями в импульсном стабилизаторе напряжения, связанными с переходными 20 процессами в ключевом транзисторе и в коммутирующем диоде в момент их коммутации. При открывании ключевого транзистора и подаче запирающего напряжения на коммутирующий диод, трав. 25 зистор и диод оказываются одновременно открытыми, при этом величина тока короткого замыкания, протекающего через эти элементы, намного превосходит ток нагрузки. Это связано с тем, 30 что коммутирующий диод не может мгновенно запереться и необходимо время для рассасывания неосновных носителей заряда барьерной емкости р-и-перехода и восстановления его обратного сопротивления. Такое "перекрытие" во времени приводит к увеличению мощности рассеивания в импульсном стабилизаторе.

Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности является импульсный стабилизатор напряжения, содержащий составной регулирующий элемент, состоящий иэ согласующего 45 транзистора и регулирующего транзистора, подключенного коллектором к вы ходному выводу источника основного питающего напряжения, эмиттер которо.

ro подсоединен к точке соединения катода коммутирующего диода и дросселя

ЬС-фильтра, база которого через коллектор-эмиттер согласующего транзистора и балластный резистор подключена к выходному выводу источника вспомогательного напряжения, база согласующего транзистора подключена через вспомогательный ключ к выходу схемы управления f2 ).

Однако известный стабилизатор характеризуется большими динамическими потерями мощности при переключении н плохим использованием регулирующего транзистора по току. Кроме того, известное устройство имеет значительную величину высокочастотных составляющих пульсации выходного напряжения что характерно для всех импульсных стабилизаторов с LCQ-фильтром, выполненных по известной структурной схеме.

Цель изобретения — уменьшение динамических потерь в импульсном стабилизаторе и улучшение формы выходного напряжения путем уменьшения амп. литуд высокочастотных составляющих пульсации выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий составной регулирующий элемент, состоящий из согласующего транзистора и регулирующего транзистора, подключенного коллектором к входному выводу, эмиттером — к точке соединения катода коммутирующего диода и одного вывода дросселя 4С-фильтра, другой вывод которого подключен к выходному выводу, а базой — к эмиттеру согласующего транзистора, коллектор которого через балластный резистор подключен к выводу для подключения вспомогательного источника напряжения, база согласующего транзистора подключена через вспомогательный ключ к выходу узла управления, снабжен дополнительным ключом, выполненным на транзисторе, пороговом элементе и резисторном делителе напряжения, причем база согласующего транзистора соединена с коллектором транзистора дополнительного ключа, эмиттер которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, а база транзистора дополнительного ключа через пороговый элемент подключена к среднему выводу резисторного делителя напряжения, крайние выводы которого соединены соответственно с общей шиной и базой регулирующего транзистора.

На чертеже приведена принципиаль" ная электрическая схема предлагаемого импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Устройство содержит составной регулирующий элемент, состоящий из согласующего транзистора 1 и регулирующего транзистора 2, подключенного з 1095 коллектором к входному выводу, куда подключается источник основного пита. ющего напряжения 0„„, эмиттером подсоединен к точке соединения катода коммутирующего диода 3 и дросселя LC-фильтра 4 а базой через

5 коллектор-эмиттер согласующего транзистора 1 и балластный резистор 5 подключен к выводу для подключения источника вспомогательного напряжения 10

Овса, база согласующего транзистора

1 подключена через вспомогательный ключ 6 к выходу узла 7 управления.

База согласующего транзистора 1 и выход вспомогательного ключа 6 через коллектор-эмиттер транзистора 8 дополнительного ключа 9 подключены к точке соединения катода коммутирующего диода 3, дросселя lC-фильтра

4 и эмиттера регулирующего транзисто. ра 2. База транзистора 8 дополни20 тельного ключа 9 через пороговый элемент 10, например диод, подключена к среднему выводу резисторного делителя напряжечия, состоящего из резисторов 11 и 12, крайние выводы которого подключены к общей шине 13 основного питающего напряжения и базе регулирующего транзистора 2 соответственно. Вспомогательный ключ 6 содержит резисторы 14 и 15.

Узел 7 управления состоит иэ моду. лятора длительности, усилителя постоянного тока со схемой сравнения и предназначен для. автоматического изменения времени закрытого и открытого состояния регулирующего транзистора 2, в результате чего на выходе импульсного стабилизатора поддерживается постоянным среднее значение выходного напряжения. При этом модуля- 40 тор длительности может быть с фиксированной, полупеременной или переменной частотой коммутации.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питающих напряжений (основного 0 „ и вспомогательного

0 д ) нестабилизированиое входное напряжение 0„„, прерывается регулирующим транзистором 2 с периодом вре мени, равным Т, состоящим из интервала времени t зс,„, в течение которого транзистор 2 открыт и насыщен, и интервала времени Рс,, когда регулирующий транзистор 2 разомкнут.

Пульсирующее напряжение сглаживается

LC-фильтром 4 и подается на нагрузку и узел 7 управления, где выходное

156 4 напряжение стабилизатора приводится к опорному напряжению, сравнивается с ним и затем сигнал разности подается на вход усилителя постоянного тока, усиливается и поступает на вход модулятора длительности, преобразующего сигнал постоянного тока в импульсы с определенной длительностью, которые поступают на вход вспомогательного ключа 6, периодическое открывание и закрывание которого в свою очередь приводит к периодическому открыванию и закрыванию согласующего транзистора 1 и регулирующегс транзистора 2, в результате чего импульсная система автоматического регулирования поддерживает стабильным с заданной точностью среднее значение выходного напряжения.

В интервале времени 1р„ диод 3 переходит в проводящее состояние.

Одновременно начинает протекать ток через резистор 12, пороговый элемент (диод) 10, база-эмиттер транзистора

8 дополнительного ключа 9, в результате чего транзистор 8 открыт и насьпцен. Через резистор 15 вспомогательного ключа 6 протекает коллектор. ный ток транзистора 8.

При открывании вспомогательного ключа 6 через резистор 14 начинает протекать коллекторный ток транзистора 8 дополнительного ключа 9, в результате чего согласующий транзистор 1 и регулирующий транзистор 2 остаются в закрытом состоянии, так как их база-эмиттерные переходы зашунтированы коллекторно-эмиттерным переходом насьпценного транзистора 8.

На коммутирующий диод 3 через открытый транзистор 8 подается запирающее напряжение от вспомогательного источника. В первой фазе переходного процесса сопротивление коммутирующего диода 3 составляет единицы Ом, и величина обратного тока диода определяется вспомогательным источником питания "Ben и величиной резистора 14 по,формуле ; Д = — - и составВСП - Оор ляет единицы миллиампер.

В течение первой фазы переходного процесса напряжение на коммутирующем диоде 3 UA сохраняется положительным, что обеспечивает открытое состояние транзистора 8 и удержание согласующе.

ro транзистора 1 и регулирующего транзистора 2 в закрытом состоянии в течение времени, пока соблюдается

В 1095156 6 неравенства О, ) О +u„, где эЬ величина тока, протекающего через .Об и 0„ - падение напряжения

ГЩР диод 3, при открывании регулирующего на переходе база-эмиттер транзистора транзистора 2 от источника питания

8 и на пороговом элементе 10 соот- U T ничтожно мала и определяется ветственно. пят

Меняя напряжение на пороговом эле- ф Р У и менте 10, можно регулировать время, обр в течение которого согласующий тран- Ввиду того, что величина обратнозистор 1 и регулирующий транзистор го тока диода ничтожно мала, эначи2 будут находиться в закрытом состоя 1О тельно возрастает время восстановлении е ния 1 а обратного сопротивления

Во время второй фазы переходного диода 3, что в свою очередь приводит процесса происходит открывание сог- к существенному уменьшению выбросов ласующего транзистора 1, регулирую- напряжения, щего транзистора 2 и закрывание IS . Таким образом, предлагаемое усттранзистора 8 дополнительного ключа . ройство уменьшает динамические ноте9. Так как во второй фазе переходио- ри в импульсном стабилизаторе и

ro процесса обратное сопротивление ум ньшает высокочастотные составляюкоммутирующего диода 3 велико .т щне пульсации выходного напряжения.

Составитель С. Чернышева

Редактор С.Лисина Техред Т.Фанта Корректор Т.Кугрышева

Заказ 3597/30 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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