Импульсный стабилизатор

 

1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР, содержащий последовательно соединенные и включенные в минусовую шину транзисторный ключевой элемент и трансформатор, выходной LCD -фильтр, генератор импульсов, выход которого подключен к трансформатору, узел контроля тока, выход которого подключен к входу запрета генератора импульсов и к входу транзисторного ключевого элемента, а вход узла контроля тока подключен к коллектору транзисторного ключевого элемента , узел контроля напряжения, выход которого подключен к входу защиты генератора импульсов и к входу узла коммутации, а вход к конденсатору LCD -фильтра, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь энергии и повьпиения надежности , в него введены ЦС-цепочка , два диода, дополнительный фильтруйщий конденсатор и резистор причем LC -цепочка, первый диод и резистор образуют последовательную цепь, включенную между положительным входным выводом и точкой соединения дросселя ЬСО-фильтра с транзисторным ключевым элементом, второй диод катодом подключен к точке соединения конденсатора LC -цепочки с анодом первого диода, а анодом к минусовому входному, выводу, дополнительный фильтрующий конденсатор включен между точкой соединения катода первого диода с резистором и минусовым входным ВЬШОДОМ и ПОДКЛЮГ чен к питающему входу генератора импульсов. 2.Стабилизатор по п. 1,. о т л ичающийся тем, что узел коммутации состоит из полевого транзис (Л тора, интегрирующего-конденсатора, разрядного резистора и двух диодов, причем интегрирующий конденсатор и разрядный резистор соединены параллельно и включены между стоком и затвором полевого транзистора, а аноды-диодов подключены,к затвору полевого транзистора. 3.Стабилизатор по n.lj отлисд чающийся тем, что узел кон9 троля тока выполнен в виде автогеО нератора, содержащего-трансформатор с/э туннельньй диод и резистор, -который подключен параллельно цепочке из последовательно соединенных туннельного диода и первичной обмотки трансформатора . 4.Стабилизатор по ,о тл и - чающийся тем, что узел контроля напряжения состоит из тиристора , трех резисторов и генератора синусоидального напряжения,- содержащего трансформатор.с двумя вторичными обмотками , первичная обмотка которого

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) Я0 (11) 4(sl) С 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3676726/24-07 (22) 2?.12.83 (46) 15.05.85. Бюл. Р 18 (72) И.Г.Власенко, О.В.Мельников и А.С.Черепаха (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (53) 621.3 16.722. 1(088.8) (56) Патент Японии Ф 53-34812, кл. Г 05 F 1/58, 1971.

Руководящие технические материалы по источникам питания вычислительной машины M †50. M., 1980. (54)(57) 1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР, содержащий последовательно соединенные и включенные в минусовую шину транзисторный ключевой элемент и трансформатор, выходной LCD -фильтр, генератор импульсов, выход которого подключен к трансформатору, узел контроля тока, выход которого подключен к входу запрета генератора импульсов и к входу транзисторного ключевого элемента, а вход узла контроля тока подключен к коллектору транзисторного ключевого элемента, узел контроля напряжения, выход которого подключен к входу защиты генератора импульсов и к входу узла коммутации, а вход к конденсатору 1.С2 -Фильтра, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения потерь энергии и повышения надежности, в него введены 4С-цепочка, два диода, дополнительный фильтрующий конденсатор и резистор, причем 1 с †цепоч, первый диод и резистор образуют последовательную цепь, включенную между положительным входным выводом и точкой соединения дросселя L4D-Фильтра с транзисторным ключевым элементом, второй диод катодом подключен к точке соединения конденсатора LC -цепочки с анодом первого диода, а анодом к минусовому входному. выводу, дополнительный Фильтрующий конденсатор включен между точкой соединения катода первого диода с резистором и минусовым входным выводом и подклю-. чен к питающему входу генератора импульсов.

2. Стабилизатор по п.1,.о т л ич а. ю шийся тем, что узел коммутации состоит из полевого. транзистора, интегрирующего конденсатора, разрядного резистора и двух диодов, причем интегрирующий конденсатор и разрядный резистор соединены параллельно и включены между стоком и затвором полевого транзистора, а аноды диодов подключены.к затвору полевого транзистора.

3. Стабилизатор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что узел контроля тока выполнен в виде автогенератора, содержащего трансформатор, туннельный диод и резистор, который подключен параллельно цепочке из последовательно соединенных туннельного диода и первичной обмотки трансформатора.

4. Стабилизатор по п.1, о т л и— ч .а ю tq иH и A с я т е м, что узел контроля напряжения состоит из тиристора, трех резисторов и генератора синусоидального напряжения,. содержащего трансформатор.с двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которого

1156037 шунтирована двумя последовательно соединенными конденсаторами, транзистор, коллектор которого соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора, а эмиттер — с точкой соединения конденсаторов, стабилитрон, анод которого соединен с базой транзистора, а катод соединен с вторым выводом первичной обмотки

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизированным преобразователям напряжения постоянного тока в постоянный.

Целью изобретения .является снижение потерь энергии и повышение надежности импульсного стабилизатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема импульсного стабилизатора, на фиг.2 — генератор импульсов, на 10 фиг.3 — узел коммутации, на фиг.4 узел контроля тока; на фиг.5 — узел контроля напряжения.

Стабилизатор (фиг.1) содержит транзисторный ключевой элемент 1, вы-15 полненный в вице транзистора, подключен к узлу коммутации 2 и соединен с трансформатором 3. Трансформатор 3 подключен к генератору импульсов 4. Узел контроля тока 5 под- 20 ключен к токовому ключу 1 и через дроссель 6 — к отрицательному выводу импульсного стабилизатора и конденсатору 7. Шунтирующий диод 8 включен параллельно входу узла кон- 25

1 троля тока 5. Дроссель 9 и конденсатор 10 образуют цепочку — последовательный . L С -контур, рез онансная частота которого равна резонансной частоте . Ы -контура, состоящего из собственной емкости шунтирующего диода 8 и дросселя 6. Конденсатор 10 соединвн с катодом выпрямительного диода 1 1 и с анодом выпрямительного диода 12. Анод выпрямительного диода 11 соединен с входным выводом генератора импульсов 4 и с фильтрующим конденсатором 13. Катод выпрямительного диода 12 соединен с входным выводом генератора импульсов 4, с и входным положительным выводом, к которому подключен анод тиристора, первый резистор включен между управляющим электродом тиристора и минусовым выводом, второй резистор включен между базой транзистора и управляющим электродом тиристора, между которым и эмиттером транзистора включен третий резистор. фильтрующим конденсатором 13 и с токоограничивающим резистором 14.

Токоограничивающий резистор 14 соединен с катодом шунтирующего диода 8, конденсатором 7, узлом контроля напряжения 15 и выходом импульсного стабилизатора. Дроссель 6 подключен к конденсатору 7 и соединен с узлом контроля напряжения 15.

Генератор импульсов 4 (фиг.2) выполнен в виде порогового устройства, имеющего входы 16 и 17 питания генератора импульсов, входы запрета 18 и 19, выход 20. К выходу 20 генератора импульсов 4 лодключен трансформатор 3. К выходу 21 трансформатора

3 подключен вход узла коммутации 2.

Узел коммутации 2 (фиг.3) содержит полевой транзистор 22, разрядный резистор 23, интегрирующий конденсатор 24 и диоды 25 и 26. К выводу

27 узла коммутации ? подключена база транзистора 1. Вход 28 узла. коммутации 2 подключен к узлу контроля напряжения 15. Вход 29 узла коммутации 2 подключен к узлу контроля тока 5.

Змиттер транзистора 1 соединен с выводом 30 трансформатора 3 ппя создания положительной обратной связи.

Коллектор токового ключа 1 соединен с выводом 31 узла контроля тока 5.

Узел контроля тока 5 (фиг.4) содержит низкоомный резистор 32, трансформатор 33 и туннельный диод 34.

Цепочка из последовательно соединенных туннельного диода 34 и обмотки

35 трансформатора 33 подключена пат раллельно низкоомному резистору 32.

Дроссель 6 подключен. к выводу 36 уз-

1156037 ла. контроля тока 5. К обмотке 37 трансформатора 33 подключены выводы

27 и 29 узла коммутации 2, К обмотке 38 трансформатора 33 подключены выводы 16 и 19 генератора импульсов 5

4. Вывод 31 узла контроля тока 5 соединен с анодом щунтирующего диода 8. Вывод 33 узла контроля тока 5 соединен. с дросселем 6.

Узел контроля напряжения 15 (фиг.51 содержит транзистор 39, трансформатор 40, конденсаторы 41 и 42, стабилитрон 43, резисторы 4446 и тиристор 47. ° Транзистор 39, обмотка 48 трансформатора 40 и конденсатора 41 и 42, общая точка которых соединена с эмиттером транзистора

39 для создания положительной обратной связи, образуют генератор типа

"емкостная трехточка". Стабилитрон

43 катодом подключен к положительному выходу импульсного стабилизатора, а анодом — к базе трансформатора 39 и через цепочку последовательно соединенных резисторов 44 и 45 — к отрицательному выходу. Общая точка резисторов 44 и 45 соединена с управ— ляющим электродом тиристора 47, а через резистор 46 — с эмиттером транзистора 39. Анод тиристора 47 соеди- ЗО нен с положительным выходом, а катодс отрицательным выходом импульсного стабилизатора. К обмотке 49 трансформатора 40 подключены входы 16 и 18 генератора импульсов 4. К обмот-35 ке 50 трансформатора 40 подключены входы 27 и 28 узла коммутации.

Транзистор 1 совместно с узлом коммутации 2 и трансформатором 3 представляет блокинг-генератор. 40

Запуск блокинг-процесса производится импульсом тока от генератора импульсов 4. Срыв блокинг-процесса производится серией прямоугольных импульсов, поступающих из узла кон- 45 троля тока 5, либо синусоидальными колебаниями, поступающими из узла контроля напряжения 15 в узел коммутации 2.

Генератор импульсов 4 формирует 50 импульс, который через трансформатор

3 и узел коммутации 2 поступает на базу готового ключа 1. Усиленный > транзистором 1 импульс поступает на вывод 30 трансформатора 3. Трансфор- 55 мированный с целью повьппения напряжения импульс снова поступает в базу токового ключа 1 через узел комм тации 2 в положительной полярности.

Происходит включение. блокинг-процесса, в результате. которого транзистор

1 насыщается и через узел контроля тока 5 к дросселю 6 поступает напряжение. Дроссель 6 запасает-энергию за счет возрастания -тока и-заряжает конденсатор 7 этим же током-. IIpv. достижении максимально допустимого значения тока срабатывает узел контроля тока 5 и через трансформатор

33 поступает сигнал запирания узла коммутации 2. Этот же сигнал одновременно блокирует генератор импульсов 4. Происходит срыв блокинг-процесса, и транзистор 1 запирается.

Протекающий в дросселе 6 ток лроходит через.щунтирующий диод 8 и продолжает заряжать конденсатор 7.

Возникающие в дросселе 6 коммутационные перепады напряжения поступают через дроссель 9 и конденсатор 10, настроенные на частоту паразитных колебаний, на выпрямительные диоды 11 и 12, После выпрямления постоянный ток поступает на фильтрующий конденсатор 13 для восстановления заряда.

Поддержание заряда на фильтрующем ка конденсаторе 13, а также первоначальный заряд его осуществляет токоограничивающий резистор 14.

В случае достижения или превыщения заданного уровня напряжения на конденсаторе 7 срабатывает узел контроля напряжения 15, через трансформатор 40 дает сигнал запирания узла коммутации 2 и одновременно блокирует генератор импульсов 4. При . дальнейнем превьппении. заданного уровня.напряжения на конденсаторе 7 узел контроля напряжения 15 закорачивает конденсатор 7 во избежание повреждения.нагрузки повышенным напряжением.

Узел коммутации 4 предназначен для быстрого срыва блокинг-процесса при достижении предельного значения величины тока через токовый ключ 1 или заданного значения напряжения ня конденсаторе 7. Полевой транзистор 22 узла коммутации 2 сохраняет проводимость при нулевом напряжении на затворе, интегрирующий конденсатор 24 устраняет высокочастотные колебания напряжения на затворе, разрядный резистор 23 определяет время отпирания. полевого транзистора 22, диоды 25 и 26-выпрямляют

1156037 высокочастотные колебания, поступающие от узла контроля тока 5 или узла контроля напряжения 15.

Узел контроля тока 5 контролирует мгновенное значение тока через 5 транзистор 1 и дроссель 6. Падение напряжения, создаваемое при протекании тока через низкоомный резистор

32, через обмотку 35 трансформатора

33 прикладывается к туннельному диоду 34. Приближение величины тока к максимальному значению соответствует напряжению пика туннельного диода 34. При дальнейшем увеличении тока туннельный диод 34 переходит на участок отрицательной проводимости, где выполняется условие возбуждения генерации. Возникшие высокочастотные колебания с обмотки 35 трансформируются в обмотку 37, связанную 2О с узлом коммутации 2, для срыва блокинг-процесса и в обмотку 38 для запирания генератора импульсов

4 с целью предотвращения преждевременного разряда фильтрующего конденсатора 13.

Узел контроля напряжения 15 рабо— тает следующим образом.

При достижении выходным напряжением заданного уровня в базу транзис- 30 тора 39 поступает смещение от контролируемого напряжения через стабилитрон 43. Смещение открывает транзистор 39, и начинается автогенерация. Генерируемое напряжение запирает узел коммутации 2 и срывает блокинг-процесс. В случае пробоя транзистора 1 рост выходного напряжения продолжается, возрастает смещение на базе транзистора 39. Растет эмиттенный ток транзистора 39 и стабилитрона 43. Этот ток протекает через резисторы 44 и 46 и создает па— дение напряжения на резисторе 45, достаточное дпя включения тиристора

47. Тиристор 47 закорачивает контролируемое напряжение. Последовательная цепочка из конденсатора 10 и индуктивности 9 снижает уровень паразитных колебаний, возникающих на емкости шунтирующего диода 8 и дросселя 6, и позволяет использовать энер гию этих колебаний для питания гене-. ратора импульсов. Это повышает надежность импульсного стабилизатора и его экономичность, так как сопротивление токоограничивающего резистора l4, определяющее энергопотребление генератора импульсов, может быть увеличено.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор отличается небольшими потерями энергии и высокой надежностью.

1156037

Фиг. Я

1156037 у Ю Ю уу

Составител В.Калинкин

Редактор М.Циткина Техред О.Ващишина Корректор В,Синицкая

Заказ 3144/44 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

-Ф-у .

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