Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является повышение КПД и надежности импуль.сного стабилизатора постоянного напряжения . При входном напряжении ниже номинального фаза импульсов ведомого генератора 16 такова, что переклю чаются триггеры 25 и 27, а на выходах триггеров 26 и 28 - нулевой логический уровень. При повышении напряжения выше номинального сдвиг фаз между импульсами задающего 14 и ведомого 16 генераторов таков, что на выходе-триггеров 25 и 27 - нулевой логический уровень , а переключаются триггеры 26 и . 28. При этом в обоих случаях обеспечивается требуемый закон переключения транзисторов 2, 3, 9 и .10, и на выходе получается постоянное стабилизированное напряжение. 3 ил. Q (/) С

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 1Я) 4 С 05 Р 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3951676/24 — 07 (22) 12.09.85 (46) 07.02.87. Бюл. № 5 (71) Московский технологический институт Министерства бытового обслуживания населения РСФСР (72) П.П. Мухлынин, В.П. Самохин. и С.И. Червяков (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Моин В.С., Лаппив Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. — M. Энергия, 1972, с.233, рис. 7-10а.

Ромаш Э.М. Транзисторные преобразователи .в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, — M.:

Энергия, 1975, с. 132, рис. 3-25.,(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение КПД и надежности импульсного стабилизатора постоянного напряжения. При входном напряжении ниже номинального фаза импульсов ведомого генератора 16 такова, что переключаются триггеры 25 и 27, а на выходах триггеров 26 и 28 — нулевой логический уровень. При повышении напряжения выше номинального сдвиг фаз между импульсами задающего 14 и ведомого 16 генераторов таков, что на выходе триггеров

25 и 27 — нулевой логический уровень, а переключаются триггеры 26 и

28. При этом в обоих случаях обеспечивается требуемый закон переключения транзисторов 2, 3, 9 и .10, и на выходе получается постоянное стабилизированное напряжение. 3 ил . l 128867

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является увеличение КПД и надежности импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого стабилизатора; на фиг.2— пример выполнения схемы регулируемо го фазосдвигающего устройства с под- 10 ключенными к ней задающими и ведомым генераторами; на фиг. 3 — эпюры токов и напряжений, поясняющие работу импульсного стабилизатора постоянного напряжения. 1S

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит двухтактный инвертор 1, соединенный своим входом с входными клеммами и состоящий из двух транзисторов 2 и 3, 20 шунтированных диодами 4 и 5, и автотрансформатора 6 с двумя полуобмотками с отводами на каждой из них, которые через диоды 7 и 8 и транзисторы 9 и 10 управляемых ключей подключены к одной из входных клемм выходного интегрирующего фильтра 11, содержащего дроссель 12 и конденса тор 13, причем вторая входная клемма интегрирующего фильтра 11 соединена 30 с одной из входных клемм, а его выходные выводы подключены к выходным выводам, а также последовательно соединенные задающий генератор 14, регулируемый фазосдвигающий блок 15,управляющий вход которого подключен к выходным клеммам, и ведомый генера- . тор 16. Между прямым и инверсным выходами задающего генератора 14 включен трансформатор 17, к вторичной об- 40 мотке которого подключен вход выпрямителя l8, выход которого через резисторы 19 и 20 соединены с переходами база — эмиттер транзисторов 9 и 10, 45

Базы транзисторов 9 и 10 соединены через резистор 21 и вторичную обмотку трансформатора 22,первичная обс мотка которого включена между прямыми, выходами задающего 14 и ведомого 16 50 генераторов. Переходы база — эмиттер транзисторов 2 и 3 подключены к выходам формирователей 23 и 24 импульсов, содержащих по два триггера 25, 26 и 27, 28, выходы которых через резисторы 29, 30 и 31, 32 подключены к выходам обоих формирователей 23 и

24 импульсов. Динамические входы триггеров 25-28 соединены соответственно

2 г с входами обнуления триггеров 26, 25

28 и 27 и динамические входы триггеров логического блока 23 подключены к прямым, а динамические входы логического блока 24 — к инверсным выходам задающего 14 и ведомого 16 генераторов.

Регулируемый фазосдвигающий блок

15 (фиг. 2) выполнен, например, в виде одновибратора 33 с регулируемой длительностью импульса, к выходу и входу которого подключены дифференцирующие цепочки 34 и 35, а управляющий вход соединен с выходом схемы 36 сравнения, вход которой соединен с выходными клеммами. Генераторы 14 и

16 выполнены, например, с использованием двоичных счетчиков 37 и 38, счетные входы которых подключены к выходу высокочастотного генератора

39. Выходами генераторов 14 и 16 являются выходы старших разрядов счетчиков 37 и 38, а входом синхронизации ведомого генератора 16 - вход обнуления счетчика 38.

Работу стабилизатора поясняют эпюры токов и напряжений (фиг. 3) при входном напряжении как меньше, так и больше номинального, при этом U, и

U — напряжения на прямых выходах задающего 14 и ведомого 16 генераторов; I„ и ? — базовые токи через транзисторы 3 и 9; П и У вЂ” напряже ния соответственно на транзисторе 3 и на вторичной обмотке трансформатора 22.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

Транзисторы 2 и 3 двухтактного ин вертора 1 переключаются с частотой задающего генератора 14 (каждый в течение соответствующего полупериода, этих колебаний). Длительность их открытого состояния определяется регулируемым фазосдвигающим блоком 15.

Кроме того, им обеспечивается при входном напряжении ниже номинального

Попеременное переключение транзисторов 2, 9 и 3, 10(попарно а при входном напряжении вьппе номинального— попеременное : переключение транзисторов 2, 10 и 3.

В результате при открытых транзисторах 2 и 3 на входе интегрирующего фильтра 11 появляются импульсы напряжения с удвоенной частотой задающего генератора, полярность которых совпадает с полярностью входного напря1288672 жения при входном напряжении ниже номинального и противоположна ей,когда входное напряжение превышает номинальное. При одновременно закрытых транзисторах 2 и 3 напряжение на входе интегрирующего фильтра 11 равно входному напряжению, а ток нагрузки одновременно протекает через диоды 7 и 8, транзисторы 9 и 10 и обе части полуобмоток трансформатора 6, !О в результате чего в это время ток через эти элементы уменьшается вдвое, Напряжение на выходе стабилизатора равно сумме входного напряжения и постоянной составляющей импульсов напряжения на обмотках трансформатора 6, величина и знак которой зависит от сдвига фаз между импульсами задающего 14 и ведомого 16 генераторов. Высокочастотные составляющие 20 этих импульсов отфильтровываются дросселем 12 и конденсатором 13.Стабилизация осуществляется автоматически регулируемым фазосдвигающим блоком 15, который сравнивает выход- 25 ное напряжение с опорным, и в зависимости от разности этих напряжений сдвигает импульсы ведомого генератора 16 относительно импульсов задающего генератора. 30

При входном напряжении ниже номинального фаза импульсов ведомого генератора такая, что передний фронт импульсов с его прямого выхода появляется, когда на прямом выходе задающего генератора 14 нулевой логический уровень, поэтому переключаются триггеры 25 и 27, а на выходах триггеров 26 и 28 постоянно нулевой логический уровень, так как передние 4я фронты, импульсов, поступающих на их динамические входы, и по которым эти триггера могут переключаться, приходят когда на их входах обнуления единичный логический уровень, исключающий 4 возможность переключения этих триггеров.

В начале первого полупериода с появлением переднего фронта импульса с прямого выхода ведомого генератора 5ц

16 на выходе триггера 25 появляется единичный логический уровень, а на первичной обмотке трансформатора 22 ненулевое напряжение. Поэтому открьгты транзистор 3, базовый ток которого задается резистором 29, диод 7 и транзистор 9, базовый ток которого протекает с выхода выпрямителя 18 через две параллельные ветви: резистор 19 и резистор 20, вторичная обмотка трансформатора 22 и резистор 21. За счет действия нагпяжения, снижаемого с вторичной обмотки трансформатора

22, переход база — эмиттер транзистора 10 смещен в обратном направлении.

Поэтому транзистор 10 закрыт, а ток, протекающий через резистор 20, полностью ответвляется в базу транзистора 9.

При приходе импульса с прямого выхода задающего генератора 14 на вход обнуления триггера 25 транзистор 3 закрывается, а на первичной обмотке трансформатора 22 появляется нулевое напряжение и транзистор 10 открывается, так как в его базу начинает про текать ток с выхода выпрямителя 18 через резистор 20. При этом базовый ток транзистора 9 уменьшается приблизительно вполовину, так как он протекает теперь только по одной ветви с выхода выпрямителя 18 через резистор 19. Резистор 21 необходим для исключения влияния различий напряжений на переходах база — эмиттер транзисторов 9 и 10 в открытом состоянии на работу схемы.

B начале второго полупериода передний фронт с инверсного выхода генератора 16 появляется, когда на инверсном выходе задающего генератора 14, подключенного к входу обнуления триггера 27, нулевой логический уровень, поэтому на выходе триггера появляется напряжение логической "1", открывающее транзистор 2 двухтактного инвертора 1. При этом транзистор 3 закрыт, а на вторичной обмотке 22 появляется ненулевое напряжение, закрывающее транзистор 9. Поэтому ток базы транзистора 10 увеличичается приблизительно вдвое, так как он протекает с выхода выпрямителя 18 по двум ветвям: резистор 20 и резистор

19, вторичная обмотка трансформатора

22 и резистор 21.

При приходе импульса с инверсного выхода задающего генератора на вход обнуления триггера 27 и на его выходе появляется нулевой логический уровень и транзистор 2 закрывается..

На обмотке трансформатора 22 появляется нулевое напряжение, поэтому током, протекающим с выхода выпрямителя ,18 через резисторы 19 и 20, открыты транзисторы 9 и 10.

При входном напряжении большем, чем номинальное, за счет соответст5 128 вующего сдвига фаз между импульсами

I задающего 14 и ведомого 16 генераторов на выходе триггеров 25 и 27 нулевые логические уровни (так как передние фронты, поступающие на их динамические входы. приходят во время, когда на их входах обнуления единичный логический уровень), а попеременно переключаются триггеры 26 и 28.

Причем на выходе триггера 26 устанавливается единичный логический уровень при приходе переднего фронта импульса с прямого выхода задающего генератора, а нулевой логический уровень— при приходе импульса с прямого выхода ведомого генератора. Аналогичные уровни устанавливаются на выходе триггера 28 при приходе прямых фронтов с инверсных выходов этих генерато ров. В остальном работа стабилизатора аналогична предыдущему случаю. Но поскольку фаза импульсов на обмотке трансформатора 22 меняется на противоположную относительно импульсов на базах транзисторов 2 и 3, осуществляется требуемый закон переключения транзисторов 2, 3 и 9, 10.

Таким образом, меняя сдвиг фаз между импульсами задающего 14 и ведомого 16 генераторов, обеспечивают требуемый закон переключения транзисторов 2, 3 и 9, 10, получая на

° выходе постоянное напряжение.

Задающий 14 и ведомый 16 генераторы работают следующим образом.

Импульсы с выхода высокочастотного генератора 39, частота которых много выше частоты задающего генератора

14, поступают на счетные входы дво ичных счетчиков 37 и 38, выходы старших разрядов являются выходами генераторов 14 и 16. Такое построение схем генераторов обеспечивает одинаковую частоту задающего 14 и ведомого 16 генераторов при одинаковой скважности импульсов равной двум.

Регулируемый фазосдвигающий блок

15 работает следующим образом. Задний фронт импульса с выхода задающего генератора 14, переходя через дифференцирующую цепочку 34, запускает одновибратор 33 с регулируемой длительностью импульса. Поэтому импульс с инверсного выхода одновибратора,поступая через дифференцирующую цепочку 35 на вход обнуления счетчика 38, обнуляет его, таким образом, осуществляя сдвиг его импульсов относительно импульсов задающего генерато8672 6 ра 14 на время импульса одновибратора, которое регулируется автоматически схемой 36 сравнения. Напряжение на выходе схемы сравнения линейно зависит от разности опорного напряФормула

f5

55 жения и напряжения, поступающего на ее вход, соединеннный с выходом ста,билизатора. и з о б р ет е н и я

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий двухтактный инвертор, входом подключенный к входным клеммам и включающий в себя два транзистора, шунтированных диодами, и автотрансформатор с двумя полуобмотками, каждая из которых имеет отвод, подсоединенный через управляемый ключ к первому входному выводу интегрирующего фильтра, второй входной вывод которого соединен с одной из входных клемм, а выходные выводы подключены к выходным клеммам,последовательно соединенные задающий генератор и регулируемый фазосдвигающий блок, управляющий вход которого соединен с выходными клеммами, и ведомый генератор, входом синхронизации подсоединенный к выходу фазосдвигающего блока, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и надежности, в него введены два трансформатора, два формирователя импульсов, выпрямитель и три резистора, а управляемые ключи выполнены на последовательно соединенных диоде и транзисторе, причем выходы формирователей импульсов подключены к управляющим выводам транзисторов двухтактного инвертора, входы первого формирователя импульсов подключены к прямым, а входы второго формирователя — к инверсным выходам соответственно задающего и ведомого генераторов, первичная обмотка первого трансформатора подключена к прямому и инверсному выходам задающего генератора, а его вторичная обмотка через выпрямитель, первый и второй резисторы подключена к эмиттерным переходам транзисторов управляемых ключей, базы которых соединены через последовательно включенные третий резистор и вторичную обмотку второго трансформатора, первичная обмотка которого включена между прямыми выходами задающего и ведомого генераторов, при этом каждый формирователь импульсов содержит по два триг1288672

timur Å

Составитель В. Опадчий

Техред И.Глущенко Корректор В. Бутяга

Редактор О. Головач

Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7807/46

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гера, выходы которых подключены через резисторы к выходу формирователя HM .пульсов, а динамический вход каждого триггера соединен с входом обнуления второго триггера, входящего в этот блок, причем динамические входы триггеров подключены к входам формирователей импульсов.