Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повьппение функциональной надежности путем обеспечения надежного запуска. Двухтактный магнитно-транзисторный ключ, выполненный на силовых транзисторах 1 и 2 и трансформаторе тока 4, включен мезвду входной клеммой и входом DLC- фильтра 9. Управление упомянутого ключа осуществляется от задающего генератора 12. Обмотка 15 трансформатора 3 задающего генератора 12 через диагональ переменного тока на диодах 5, 6, 7 и 8 включена последовательно с обмоткой 16 трансформатора тока 4. Диагональ постоянного тока диодного моста на диодах 5, 6, 7 и 8 шунтируется .транзистором 22, управляющий сигнал которого формируется одновибратором 11 по сигналу широтно-им-. пульсного модулятора 10. При включении диагональ постоянного тока диодного моста шунтируется через диод 23 и сопротивление нагрузки, что обеспечивает надежный запуск импульсного - стабилизатора. 4 ид. с S (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} (11} (51)4 С 05 Р 1/56.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2)) 4108570/24-07 (22) )8,06.86 (46) 15.06.88. Бюл. У 22 (72) )0.К.Бедрин и А.Д.Широков (53) 62) 3) 6,722.)(088 .8) .(56) Грейвер Е.С. Ключевые стабилиза:торы напряжения постоянного тока.

М.: Связь, 1970, рис. 6,5, с. 112.

Авторское свидетельство СССР

В 1274492, кл. G 05 F 1/56, 1986. (54) ИМПУЛБСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯН

НОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение функциональной надежности путем обеспечения надежного запуска. Двухтактный магнитно-транзисторный ключ, выполненный на силовых транзисторах ) и

2 и трансформаторе тока 4, включен между входной клеммой и входом DLCфильтра 9. Управление упомянутого ключа осуществляется от задающего генератора 1 2. Обмотка 15 трансформатора 3 задающего генератора 12 через диагональ переменного тока на диодах

5, 6, 7 и 8 включена последовательно с обмоткой 16 трансформатора тока 4.

Диагональ постоянного тока диодного моста на диодах 5, 6, 7 и 8 шунтируется.транзистором 22, управляющий сигнал которого формируется одновибо ратором 11 по сигналу широтно-им-. пульсного модулятора 10. При включении диагональ постоянного тока диод- с е ного моста шунтируется через диод 23 и сопротивление нагрузки, что обеспечивает надежный запуск им ульсногостабилизатора. 4 ил.

1403035

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности путем обеспечения надежного запуска.

На фиг.l изображена схема импульсного стабилизатора постоянного напря- 10 жения, на фиг.2 — схема одновибратора; на фиг.3 — схема модулятора; на фиг.4 — эпюры напряжения, поясняющие работу устройства. !

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения фиг.l содержит pery лирующие транзисторы 1 и 2, трансформаторы 3 и 4, четыре диода 5, 6, 7 и 8, включенные по мостовой схеме, DLC-фильтр 9, широтно-импульсный модулятор О,,одновибратор II, задающий генератор 12 напряжения прямоугольной формы, к выходу которого подключена обмотка 13 трансформатора 25

3, обмотка 14 которого подключена к синхронизирующему входу широтно-импульсного модулятора 10, а обмотка

I5 подключена через последовательно соединенную обмотку 16 трансформато ра 4 к диагонали переменного тока диодного моста на диодах S, б, 7 и 8„ минусовый вывод диагонали постоянного тока которого соединен с общей ши ной . Обмотки I 7 и 18 трансформатора

4 подключены соответственно к эмиттерным переходам регулирующих транзисторов и 2, коллекторы которых через обмотки 19 и 20 трансформатора

4 подключены к входу стабилизатора. 40

Общая точка эмиттеров регулирующих транзисторов 1 и 2 подключена к входу DLC-фильтра 9, выход которого подключен к выходной клемме стабилизатора и входу широтно-импульсного 45 модулятора 10, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход — с входом одновибратора 11, выводами питания подключенного к выходной клемме стабилизатора и общей шине. Кроме того, стабилизатор содержит резистор

2I, транзистор 22 и диод 23, катод которого подключен к выходной клемме стабилизатора, анод — к общей точке соединения коллектора транзистора 22

И положительного вывода диагонали

55 постоянного тока диодиого моста, минусовый вывод которой соединен с

Змнттером транзистора 22, а его база . через резистор 21 подключена к выходу одновибратора II

Одновибратор !I (фиг.2) содержит компаратор 24, резисторы 25-29, диоды 30 и 31 и конденсаторы 32 и 33.

Широтно-импульсный модулятор !О (фиг.3). содержит операционный усили— тель 34, генератор пилообразного напряжения на резисторах 35 и 36, диодах 37-40, конденсаторе 41, линейный делитель напряжения на резисторах

42 и 43, нелинейный делитель напряжения на резисторе 44 и стабилитроне

45, DLC-фильтр 9 представляет собой последовательно соединенные дроссель и конденсатор, параллельно которым включен диод.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

Широтно-импульсный модулятор 10 обеспечивает на выходе напряжение низкого уровня, а при достижении напряжения заданного уровня на своем входе формирует импульс высокого уровня в начале каждого полупериода напряжения, поступающего с обмотки

ll4, причем длительность импульсов увеличивается при дальнейшем увеличении напряжения на входе ШИМ.

Одновибратор II формирует напряжение высокого уровня на своем выходе при нулевом напряжении на выходе ШИМ, а при появлении первого короткого импульса с ШИМ 10 формирует напряжение низкого уровня, причем в момент окончания каждого импульса на выходе

ШИМ 10 на выходе одновибратора 11 формируется короткий импульс .высокого уровня, длительность которого уже не зависит от длительности выходного импульса с ШИМ 10.

При подаче напряжения на вход стабилизатора и задающего генератора 12 на обмотке 13 трансформатора 3 появ-, ляется переменное напряжение формы меандр, которое трансформируется в обмотки 14 н 15 ° При этом на выходе стабилизатора, а также на выходах

ШИМ 10 и одновибратора 11 напряжение равно нулю. Транзистор 22 закрыт и диагональ постоянного тока диодного моста через диод 23 и выход стабилизатора закорочена ° Переменное напряжение с ормотки 15 поступает на обмотку lб трансформатора 4 и, трансформируясь в обмотки 17 и 18, поочеувеличении выходного напряжения стабилизатора ширина импульсов уг еличивается, а следовательно, и изменяется момент времени появления короткого положительного импульса на выходе одновибратора 11 и кратковременного открытия транзистора 22.

То, что в начале каждого полупериода на выходе одновибратора 11 нап-. ряжение равно нулю, обеспечивает запертое состояние транзистора 22. При этом напряжение на обмотке 15 трансформатора 3 компенсируется через открытйй диод 23 напряжением на выходе стабилизатора и к обмотке 16 трансформатора 4 прикладывается разность этих напряжений, равная нулю. Вследствие этого в начале каждого полупериода транзисторы l и 2 закрываются °

В момент окончания импульса на выходе ШИМ 10 на выходе одновибратора 11 формируется короткий положительный импульс, отпирающий транзистор 22, при этом к обмотке 16 прикладывается напряжение с трансформатора

3 и включается в зависимости от полярности напряжение на обмотке 15 транзистор l или 2, послс чего открытое состояние транзисторов нли 2 поддерживается током, трансформдрующимся из соответствующей коллекторной обмотки 19 или 20. При этом как и в момент запуска сохраняется высокий КПД и малая мощность потребления от схемы управления.

Подключение обмотки 16 токового. трансформатора 4 к обмотке 15 задающего генератора 12 через транзистор

22 в моменты включения регулирующих транзисторов в отличие от прототипа, в котором это подключение осуществляется выходными цепями компаратора и одновибратора, значительно повьппает выходную мощность всего стабилизатора напряжения.

ШИМ 10 и одновибратор 11 работают следующим образом (фиг.2,3 и 4).

При напряжении на входе ШИМ 10 меньше заданного уровня, определяемого напряжением стабилизации стабилитрона 45, делителем на резисторах

42 и 43 и напряжением генератора

"пилы", выделяемым на резисторе 35, на выходе ШИМ имеется напряжение низкого уровня, по значению близкое к потенциалу общей шины. Резистор 29 одновибратора ll через диод 30 понижает потенциал инвертирующего входа з 140303 редно открывает транзисторы 1 и 2.

Включение последовательно с коллекторами этих транзисторов обмоток 19 и

20 обеспечивает пропорциональное то5 ковое управление, т,е. при включении транзисторов раль первичных обмоток выполняют обмотки 19 и 20 и энергия для управления транзисторами 1 и 2 поступает из коллекторной цепи с помощью этих обмоток. Задающий генератор 12 не отдает ток в это время, так как на обмотке 16 индуцируется напряжение, направленное навстречу напряжению обмотки 15 трансформатора 3.

Переключение транзисторов 1 и 2 происходит в момент смены полярности на обмотке 15, при этом ее напряжение прикладывается к обмотке 16 и происходит активное запирание открытого в данный момент регулирующего транзистора и отпирание после этого другого.

Поочередное открытие транзисторов 25 приводит к росту выходного напряжения стабилизатора, которое одновременно запитывает схему одновибратора

ll. При достижении напряжением значения минимально необходимого для рабо- 30 ты одновибратора (обьгчно это составляет для операционньгх усилителей 1020Х от номинального напряжения), на

его выходе формируется напряжение высокого уровн см ниже описание 35 работы одновибратора 11). Открывается транзистор 22, диод 23 закрывается и переменное напряжение с обмотки l5 через диодный мост теперь прикладывается к обмотке трансформатора 4 через 4О открытый транзистор 22. Выходное напряжение продолжает увеличиваться. Та ким образом в отличие от прототипа обеспечивается надежный запуск предлагаемого импульсного стабилизатора 45 напряжения.

При достижепии выходным напряжением стабилизатора заданного уровня на выходе ШИМ 10 появляются узкие импульсы высокого уровня в начале каждого полупернода (фиг.4). При появлении первого такого импульса на выходе одновибратора 11 формируется напряжение низкого уровня и транзистор

22 закрывается, после чего на выходе одновибратора 11 появляются короткие импульсы высокого уровня в момент окончания положительного импульса на вьгходе ШИМ !О, причем при дальнейшем

14030

s.âr.rïàðàòîðà 24, что приводит к формированию на выходе компаратора напряиеиия высокого уровня.

Г!ри достижении напряжением на вхо5 де Ы1Г1 10 заданного уровня на выходе

ШИ1"Г 10 в начале каждого полупериода (частота определяется прямоугольным напряжением обмотки 14) формируются узкие импульсы высокого уровня. При дальнейшем увеличении напряжения на входе ШИМ (выходного напряжения стабилизатора) ширина импульсов увеличивается.

При появлении на входе одновибратора первого положительного импульса с выхода ШИМ 10 конденсатор 33 одновибратора 11 заяржается до высокого уровня через диод 31 диод 30 закрывается и потeíöèàë инвертирующего 20 входа компаратора 24 становится выше напряжения на своем неинвертирующем входе, что достигается выбором номиналов резисторов 25, 26 и 27, 28, Постоянная времени разряда конденса-: 25 ! тора 33 такова, что при наличии импульсов на выходе ШИИ диод 30 постои янно закрыт. Во время переднего фронта импульса ШИИ 10 к инвертирующему, входу компаратора прикладывается че- 30 рез конденсатор 32 высокий уровень напряжения, который подтверждает состояние компаратора 24. По окончании импульса с ШИМ 10 напряжение конден, сатора 32 через выходную цепь компа. ратора 24 ШИМ 10 прикладывается к ! резистору 28, понижая на время свое- !

: го перезаряда потенциал инвертирующего входа компаратора 24 и формируя на это время на выходе одновибратора

1l короткий импульс (длительность импульса задается величиной емкости конденсатора 32).

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянно- . го напряжения, содержащий первый и

35 б второй регулирующие транзисторы, первый и второй трансформаторы, четыре диода, включенных по мостовой схеме, Ж(. фильтр rDHpoTHo импульсный модуля тор, задающий генератор напряжения прямоугольной формы„ к выходу которого подключена первая обмотка первого трансформатора, вторая обмотка которого подключена к синхронизирующему входу широтно-импульсного модулятора, третья обмотка первого трансформатора подключена через последовательно соединенную первую обмотку второго трансформатора к диагонали переменного тока диодного моста, минусовый вывод диагонали постоянного тока которого соединен с общей шиной, вторая и третья обмотки второго трансформатора подключены к база-эмиттерным переходам первого и второго регули— рующих транзисторов, коллекторы которых через четвертую и пятую обмотки второго трансформатора подключены к входныммам, общая точка эмиттеров регулирующих транзисторов подключена к входу DLC-фильтра, выход которого подключен к выходной клемме и первому входу широтно-импульсного модуля— тора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с входом одновибратора, выводами питания подключенного к выходной клемме и общей шине, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности путем обеспечения надежного запуска, в него введены резистор, транзистор и пятый диод, катод которого подключен к выходной клемме, анод подсоединен к общей точке соединения коллектора транзистора и положительного вывода диагонали постоянного тока диодного моста, минусовый вывод которой соединен с эмиттером транзистора, а его база через резистор подключена к выходу одновибратора.

1403035

1403035

Составитель Ю.Опадчий

Техред М.Ходанич КорректоР В.Бутяга

Редактор А.Лежнина

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2859/39

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4