Импульсный стабилизатор постоянного разнополярного напряжения
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных электронных устройствах с дифференциальной нагрузкой, требующих два разнополярных источника с общей шиной. Цель изобретения - повышение КПД при увеличении выходных токов и расширение диапазона регулировки выходного напряжения отрицательной полярности. Стабилизация выходных напряжений осуществляется путем импульсного управления транзисторными ключами 31 и 18, обеспечивающими попеременный заряд фильтрующих конденсаторов 10 и 21 до уровней стабилизации. Пути прохождения электрической энергии от первичного источника к потребителям выходных напряжений положительной и отрицательной полярности разделены, что облегчает режим работы транзисторных ключей 1 и 31 и дросселей 20 и 32, уменьшая рассеиваемую в них энергию. Передача энергии к потребителям через два ключа 1 и 31, работающих в оптимальном режиме, приводит к повышению КПД стабилизатора. Разъединение цепей заряда фильтрующего конденсатора 10 и перезарядного конденсатора 21 обеспечивает возможность заряда последнего за время открытых транзисторных ключей 1 и 31 на холостом ходу практически до напряжения первичного источника, что расширяет возможные пределы выходного напряжения отрицательной полярности. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Я0„„1515151 (5П 4 С 05 Е I /56, /585
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4347864/24-07 (22) 22,12.87 (46) 15,10,89. Бюл. У 38 (72) E.ПеВолков, А,А,Петров, В.Д.Марков и В.И,Орехов (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 1065839, кл, G 05 F 1/585, 1982.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1403041, кл, G 05 F 1/5691 1985. (54) ИМПУЛЬСНО СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯН-.
НОГО РАЗНОПОЛЯРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных электронных устройствах с дифференциальной нагрузкой, требующих два раэнополярных источника с общей шииой. Цель изобретения — повышение
НЩ при увеличении выходных токов и расширение диапазона регулировки выходного напряжения отрицательной полярности, Стабилизация выходных напряжений осуществляется путем импульсного управления транзисторными ключами 31 и 18, обеспечивающими попеременный s аряд фильтрующих конденсато" ров 10 и 21 до уровней стабилизации. Пути прохождения электрической энергии от первичного источника к потребителям выходных напряжений положительной и отрицательной полярности раэ" делены, что облегчает режим работы транзисторных ключей 1 и 31 и дросселей 20 и 32, уменьшая рассеиваемую в них энергию. Передача энергии к потребителям через два ключа 1 и 31, работающих в оптимальном режиме, приводит к повышению КПД стабилиз атора, Разъединение цепей заряда фильтрующего конденсатора 10 и переэаряд" ного конденсатора 21 обеспечивает возможность заряда последнего эа вреъю 1 мя открытых транзисторных ключей 1 и
31 на холостом ходу практически до напряжения первичного источника, что, расширяет возможные пределы выходного напряжения отрицательной полярности. р
1 ил, Сд иьх
1515151
И «()Ãr>(. тс!Il« i) г>«(:ll! (я к электро« х>lrI>
Целью изобрете>«и»«. является повьппение КПД при увеличении вь«ходннх токов и расширение диапазона регулировки выходного напряжения отрицательной полярности. 15
На чертеже представлена принципи-, альная электрическая схема импул» сно го стабилизатора постоянного разнополярного напряжения ° (.табилизатор содержит первый тран- 20 эисторный ключ ) подключенный коллектором к входному выводу, генератор 2, выход которого подключен к аноду первого разделительного диода 3, катод которого соединен с катодом второго разделительного диода 4, анод которого подключен к положительному выходному выводу, управляющий генератор 5, два делителя 6, 7 напряжения, выходы которых подключены к входам пер»!ого и второго переключающих транзисторов
8, 9, подключен>«ых,оллекторами к соответствующим »ходам управляемого генератора 5, а эмииттерами — к -)бщей шине, Делители 6 и 7 на«(ряже>»ия 35 включены между общей точной разделительных диодов 3, 4 и общей шиной, Параллельно положительному выходу стабилизатора включены первый фильтрирующий коцценсатор 10, первый ис- 40 точник 11 о««ор»«огo напряжения и первый чувствител» ный элемент 12, Выходы источника 11 опорного напряжения и чувствительного элемента 12 подключены к входам первого сумматора 13, 45 вход которого чере:« первый компаратор !4 соединен с входом третьего переключающего транзистора 15, подключенного параллельно выходу первого делителя 6 напряжения, Один выход управляемого генератора 5 через пер вый согла(.укпций усилитель 16 соединен с входом перв<) го транзисторного ключа 1»т(р<)й выход управляемого геператора 5 чере «!«r<>!)o!«согласующий 55 уе(«лител«! 7 соеч«(нен с входом второго тр<«>««««< торно((кл>оча 18, силовые выходы к< т(!)(г(«к. «к)че><ы параллельно
«)ых )лу II()) II(и Ii>r ). п«руюп>< и II E Ir>«19, между»ход()м и r«(lx(>row которой включен ограничительный дроссель 20, вхо— дящис в состав формирую;цей цепи последонательHO соеди»«е»(>п«е переэарядный !
23 катодом подк(««(>чен к входу первой формирующей цепи 19„ к которому подключен также эмиттер первого транзисторного ключа, а анодом — к общей точке перезарядного конденсатора 21 и первого коммутируюшего диода 22, а также к входу второй формирующей цепи 24, состоящей из последовательно соединеьипях огра r»r«!» гельного дросселя 25 и BTopoI ф«к(ьтрующегo конденсатора 26, одклю)« IIHOI параллельно выходу второи формирующей цепи и отрицательному выходу стабилиз атора, к которому подкл«очены также второй чувствителы»ь«й элемент 27 и второй источник 28 опорного напряжения, Выходы чувствительного элемента 27 и источника 28 опорного напряжения
«ерез второй сум»1атор 29 подключены к входу второго»)ом«(аратора 30, выход которого подключен к входу второго
»ереключающего транзистора 9 ° Третий ."1) а г«исторньтй ключ 3! подключен коллектором к входному выводу1 эмиттером через огра»«ичительный дроссель
32 к положительному выходному выводу, а управляющим входом через третий согласующий усилитель 33 к первому выходу управляемого генератора 5, Третий комму тирующий диод 34 катодом подключен к общей точке эмиттера третьего транзисторного ключа 31 и ограничительного дрс сселя 32, а анодом — к общей шине, Импульсный стабилиз атор работает следующим образом, Стабипизация выходных напряжений осуществляется путем импульсного управления транзистор>»ыми ключами 31, 18, обеспечивающими переменный заряд фильтрирукицих конденсаторов 10 и 21 до уровней стабилизации, Пусть в первый момент транзисторные ключи 1 и 31 открыты, а ключ 18 э акрыт. Ток от входной цепи через открытый третий транзистор»п«й ключ 31, обмотку orра««ичительного дросселя 32 обеспечи", вает заряд фильтрующего конденсатора
I 0 до уровня стабилиз ации, который опреде)!яет<.я 1(от<>чником ! <>Вор((< го напряже((ия, ((дно!«,>сменно идет:3 вряд перез арядного конденсатора 21 через открытый трап.«ис Г )p(II III ключ 1 дрос5 сель 20 и ко((мутиру(<>п(((!«Г(и >ц 22, Так как за!)яд < !(Kochè (ГВ1)ез((р>! !«<)(<> K-u денсатора 21 осуп(ествляГ тся на холостом ходу, то уровень е! о заряда возрастает значительно быстрее уров- 10 ня конденсатора 1О, на(!рямение на котором замеряется чувствительным элементом 12, и при достижении уро(зня стабилизации сигыал рассогласования, выделяемый на выходе сумматора 3 15 через компаратор !4 и т .етий переключающий транзистор 15, шунтирует вы(ход делителя 6 напряжения и вход первог о переключающего транзистора
8, что вызывает запирание последнего и переключение управляемо! о генератора 5 в новое состояние, при котором он обес((ечивает через согласующие усилители 33 и 16 запирание транзисторных ключей 1 и 31, а через согласующий усилитель 17 — отпирание транзисторного кюча 18. !1ри этом энергия, нако((ленная в дросселе 32, через коммутирующий диод 34 обеспечивает под!(итку ф,(л(-x1)Hpy!Om,e(-о конден-30 сатора 10, Энергия, н« . эпленная в перез арядном конденсаторе 21, обеспечивает заряд фильтрирующего конденсатора 26 и запас энергии в дросселе 25, кроме тог<, энергия, накопленная в ограничительном дросселе 20, обеспечивает подпитку конденсатора 21 и конденсатора 26 через дро сель 25.
Уровень напряжения на конденсаторе 26 замеряется чувствительным элементом gp
27, сравнивается с напряжением источника 28 опорного напряжения и через сумматор 29 и компаратор 30, воздействуя через делитель 7 и переключающий транзистор 9> вызывает переклю-45 чение управляемого генератора 5 в исходное положение, который переключает в закрытое состояние транз!«сторнь(й ключ 18 и н открыто е состояние ключи 31 и 1, J(a(åå цикл работы повто- 5р ряется, Генератор 2 служит для обеспечения в режиме запуска питанием через разделительнь(й ди<.д 3 управляемого генератора 5, который затем переключается в режим питания от выхода положительной полярности через диод 4, С п<>м<>щью генератора 24 разделительных диодов 3, 4 обеспечивается также работа делителей 6, 7 наI . >яке!(((я В рож(<(с 3;31. ск;I II (< ре «и— . .1<. . (1(I ((IIIII(! < >Т 11< 31ожи Те <1 ь > о! <) Вь! Хо, но го вывод а.
KI1< y c три((с т В (1 Гт< Вы!и 1 т с я 1(рн у Ве личении выход(<ого то а <, Вых<>дней (оп((«ости)< > так как разделе!и! пути пр<— хождения электрическои э«(ргl Разъединение цепей заряда фильтрующего конденсатора 10 положительной полярности и перезарядного Ko(« денсатора 21 обеспечивает возможность з аряда последнего з а время открытых транзисторных ключей 1 и 3 на холостом ходу практически до напряже!«ия первичного питания, что расширяет возможные пределы выходного напряжения отрицательного канала, независимоо QT величины напряжения положительного канала, что существенно расширяет функциональные воз можности устройства, Уменьшение токов через силовые транзисторные ключи ° 1 и 31 увеличивает их эксплуатационную надежность, кроме того, для их реализации могут быть выбраны транзисторы с меньшими значениями выходных токов, что ведет к уменьшению габаритов ключей и стабилизатора в целом, Менее мощные транзисторы, как правило, имеют меньшую стоимость, что ведет к снижению стоимости всего стабилизатора в целом, Ф о р м у л а и з о б р е т е !! и я Импульсный стабилизатор постоянного разнополярного напряжения, содержащий первый транзисторный ключ, коллектор которого подклкчен к входному выводу, а эмиттер — к входу перВоА формирующей цепи, состоящей из первого ограничительного дросселя, переэарядного конденсатора и первого коммутирующего диода, причем первый ограничительный дроссель включен между входом и выходом этой цепи, а перез арядный конденсатор и первый коммутирующий диод, соецине((нь(е I>оследовательно, поцклп)чены параллельно 1515151 н вторс го переключающих транзисторов, два источника опорного напряжения и два чувствительных элемента, подключенных попарно параллельно соответствующим выходным выводам, выходы чувствительных элементов и источников Составитель А, Волкова Техред А. Кравчук Корректор Э.Лончакова Редактор М,Пяткина Заказ б?7б/45 Тираж 788 Подпи с ное В11ИИПИ Государ гневного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина,101 ее выходу, rip«этом катод первого коммутирующего диода соединен с общей шиной, второй коммутирующий диод, катодом подключенный к входу первой форми5 рующей цепи, а анодом — к общей точке перезарядного конденсатора и первого коммутирующего диода, первый филь трующий конденсато р, включенный между положительным выходным выводом и общей шиной, второй транзисторный ключ, силовые выводы которого под ключены параллельно выходу первой формирующей цепи, вторую формирующую цепь > включающую ВТороН фильтрующий КоНреНсВ тор, соединенный с ее выходом и включенный между отрицательным выходным выводом и общей шиной, вход второй формирующей цепи соединен с общей точкой первого и второго коммутирующих диодов и перезарядногь конденсатора, генератор, выход которого подключен к аноду первого раздельного диода, катод которого соединен с катодом второго разделительного диода, анодом подключенного к положительному выходному выводу, управляемый генератор, к первому и второму входам которого подключены коллекторы соответственно первого и второго переключающих транзисторов, эмиттеры которых соедине««ы с общей шиной, первый н «ITopcH выходы управляемого генератора подклкчены соответственно к входам первого и второго согласующих усилителей „выходы, которых соединены с управляющими входа-, ,35 ми соответственно первого и второго транзисторных ключей, два делителя напряжения, включенных между общей точкой первого и втсрого разделительных диодов и общей шиной, выходы первого и вторс го делителей напряжения подключены соответственно к входам первого опорного напряжения подключены к входам соответствующих первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с входами первого и вторс го компараторов, причем выход первого компаратора подключен к входу третьего переключающего транзистора, силовые выводы которого включены параллельно выходу первого делителя напряжения, выход второго компаратора подключен к входу второго.переключающего транзистора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД при увеличении нагрузки и расширения диапазона регулировки выходного напряжения отрицательной полярности, в него введе««ы третий транзисторный ключ, третий согласующий усилитель, третий коммутирующий диод и второй ограничительный дроссель, причем третий транзисторный 3 ключ подключен коллектором к входному выводу, эмиттером через второй ol.rIàIrI ÷«Iòeëüíûé дроссель — к положительному выводу, а управляющим входом через третий согласующий усилитель — к первому выходу управляемого генератора, третий коммутирующий диод катодом подключен к общей точке эмиттера третьего транзисторного ключа и вторс го ограничительного дросселя, а анодом — к обшей шине, кроме того, вторая формирующая цепь снабжена третьим ограничительным дросселем, включенным между ее входом и выходом, 
