Импульсный стабилизатор

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным стабилизаторам напряжения постоянного тока, и может быть использовано в источниках вторичного электропитания и системах регулирования. Цель изобретения - улучшение массогабаритных и качественных показателей процесса стабилизации путем повышения допустимой рабочей частоты за счет ускорения запирания выходных транзисторов регулирующего элемента. Рассасывание избыточных носителей в области баз выходных транзисторов 4 и 5 регулирующего элемента 2 производится форсированно и начинается с задержкой относительно начала спада импульса на выходе блока 10 управления лишь на время включения форсирующего транзистора 14. Время запирания транзисторов 4 и 5 уменьшается. Это позволяет повысить верхнюю границу рабочей частоты стабилизатора. Стабилизатор имеет достаточно широкий линейный участок регулировочной характеристики, обладает высокой стабильностью выходного напряжения и устойчивостью на краях динамического диапазона. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИОТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК (Д1) 0 05 « 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4625231/24-07 (22) 05.11.88 (46) 23.09.90. Бюл, Р 35 (71) Куйбышевский электротехнический институт связи

:(72) Е.И.Дубовцев., А.+.Кадацкий, А.В.Саксонов и В.И.Хандогин (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

h 1201814, кл. Г 05 и i/56, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1328805ь кл. G 05 7.1/56ь 1986 ° (54) ИИПУЛЬСНЬЯ СТАБИЛИЗАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным стабилизаторам напряжения постоянного тока, и может быть использовано в источниках вторичного электропитания и системах регулирования. Цель изобретения — улучшение массогабаритных

„ЛО „„1594510 и качественных показателей процесса стабилизации путем повышения допустимой рабочей частоты за счет ускорения запирания выходных транзисторов регулируюшег элемента. Рассасывание избыточных носителей в области баз выходных транзисторов 4 и 5 регулируюшего элемента 2 производится форсированно и начинается с задержкой относительно начала счада импуль -. са на выходе блока 10 управления лишь на время включения Форсирующего транзистора 14. Время запирания тран- . зисторов 4 и 5 уменьшается. Это позволяет повысить верхнюю границу рабочей частоты стабилизатора. Стабилизатор имеет достаточно широкий линейный участок регулировочной характеристики, обладает высокой стабильностью выходного напряжения и устойчивостью на краях динамического диапазона. 2 з.п. A-лы, 2 ил.

1594510

Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным с I eáèëkkçëòopàì напряжения постоячного тока, н может быть использовано„ например, В источниках вторичного, электропитания электротехнической аппаратуры, в системах регулирования, Цель изобретения — улучшение массогабаритных и качественных показателей процесса стабилизации путем повышения допустимой рабочей частоты за счет ускорения запирания выходных транзисторов регулирующего элемента.

Па фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора; на Лиг. 2 — диаграммы напряжений (токов) в основных узлах (элементах) устройства.

Стабилизатор (фиг. 1) содержит си- 20 ловую цепь, входом подключенную к первичному источнику 1 питания. Силовал цепь состоит из регулирующего элемента 2 на составных транзисторах

3-5 и подключена выходом к нагрузке 25

6 из фильтра 7 и потребителя 8. Коммутирующий транзистор 9 выполнен составным ненасьп енным и соединен с силовым выводом с общей шиной, управляющим входом — с выходом блока 10 управ-30

ЛЕНИЛ, Я 13TOPbIM СИЛОВЫМ ВЫВОДОМ через согласуюг и делитель на резис торах 11 и 12 — с управляющим входом регулирующего элемента 2. Выходная цепь первого узла 13 форсирования,, образованная переходом коллектор — :: эмиттер с >ороирующего транзистора 14 и.форсирующим конденсатором 15, шуптпрует управляющие переходы выходных транзисторов " и 5, а зарядная цепь 40 данного узла из последовательно соединенных форсирующего конденсатора

15 и зарядного диода 16 включена между змиттером транзистора 5 и коллектором транзистора 9 через первый ограничивающий резистор 17. Второй токоограничивающий резистор 18 подключен параллельно зарядной цепи на элементах 15 и 16. При этом диод 16 шунтирует управляющий вход транзистора 14.

Выходная цепь второго узла 19 форсирования, образованная переходом коллектор — эмиттер форсирующего транзистора 20 и форсирующим конденсатором 21 шунтирует управляющий переУ

55 ход входного транзистора 3, а зарядная цепь второго узла 19 форсирования образованная последовательно включен-. ными конденсатором 21 и зарядным диодом 22, шунтируюг им управляющий вход транзистора 20, подключена параллельно резистору 12 согласующего резистивного делителя. В общем случае йагрузка 6, включенная между эмиттером выходного транзистора 5 регулирующего элемента 2 и общей шиной, может иметь иное исполнение, например в виде обмотки электрического двигателя постоянного тока. Каждыч из резисторов 23 — 25 смещения соединен с первым выводом базы соответствующего коммутирующего 9 или форсирующих 14 и 20 транзисторов, а вторые выводы резисторов, подключенные к управляюIEkIM входам соответствующих òðàнзисторов 9, 14 и 20 через диоды 26-28 нелинейной отрицательной обратной связи, соединены с коллекторами соответствуюг их транзисторов 9, 14 и 20.

Падением напряжения на резисторах

23-25 смещения от протекания по ним токов управления транзисторами 9, 14 и 20 последние оказываются смещены по переходам коллектор — база в обратном направлении через диоды 26-28, что дополнительно ускоряет переключение транзисторов и транзисторов регулирующего элемента 2.

Стабилизатор работает следующим образом.

Рассматривают установившийся режим работы, когда блок 10 управления вырабатывает периодическую последо= вательность прямоугольных импульсов с неизменными параметрами, приняв за исходное время момент поступления на выход блока 10 сигнала, отпираюmего коммутирующий транзистор, 9.

До этого момента выходные транзисторы 4 и 5 закрыты напряжением на конденсаторе 15, приложенным к их управляющим переходам через переход коллектор — эмиттер форсирующего транзистора 14, открытого током разряда конденсатора 15 через резистор 18 и переход база — эмиттер транзистора

14. Транзистор 3 при этом закрыт и

Ф

его управляющий переход смещен в об- .т ратном направлении напряжением на конденсаторе 21, приложенным через коллектор - эмиттер транзистора 20, открьггого током разряда конденсатора

21 через резистор 12 и управляющий переход транзистора 20. Конденсаторы 15 и 21 частично разряжены. В момент отпирания коммутирующего транзистора 9 по цепи: источник I коллек1594510 тор — эмиттер открытого транзистора

20, диод 22, резистор Il, коллектор— эмиттер открывается транзистор 3, а конденсатор 21 заряжается через диод 22 падением напряжения на резисторе 12. Открывание транзистора 3 обеспечивает открывание выходных транзисторов 4 и 5 и протекание тока по цепи: источник 1 коллектор — эмит1 10 тер 5, резисторы 17 и 18, коллектор— эмиттер 9, общая лина. При этом конденсатор 15 заряжается через диод

16 падением напряжения на резисторе

18, а транзистор 14 закрывается падением напряжения на диоде 16. За время открытого состояния коммутирую его транзистора 9, определяемого длительностью импульса на выходе блока.

10 управления, конденсаторы 15 и 21 заряжаются, обеспечивая обратное смещение управляющих переходов Аорсирующих транзисторов 14 и 21, ток через коллектор — эмиттер транзистора

5 и дроссель Аиль. ра 7 возрастает.

В -момент начала спада импульса на входе блока 10 транзистор 9 начинает закрываться, ограничивая ток через .резисторы 12, 11 и 17, 18, что вызывает немед, пенный разряд конденсаторов

21 и 15 соответственно через резисторы .12 и 18, отпирание коммутирующих транзисторов 20 и 14, Аосированное рассасывание избыточных носителей в областях баз транзисторов 3-5 и их запирание напряженилми на конденсаторах 21 и 15, приложенными к их управляющим переходам. через переходы коллектор — эмиттер открытых транзисторов 20 и 14. За время закрытого состояния транзисторов 9, 3, 5 конденсаторы 21 и 15 частично разряжаются, ток через дроссель Аильтра

7 спадает, замыкаясь через обратный диод Аильтра 7. С поступлением очеред- 45 ного управляющего импульса на выход .блока 10 электрические процессы в стабилизаторе повторяются.

Диаграммы 29-33 (Лиг. 2) представ- 50 ляют собой выходное напряжение блока

10 управления, управляющий ток входного транзистора 3 регулирующего элемента 2, управляющий ток выходного транзистора 5 регулирующего элемента

2, напряжение на переходе коллектор,эмиттер выходного транзистора 5 и ток коллектора выходного транзистора

5 соответственно.

Р;-са=ынание избыточных носителей н обла. ти баз выходных транзисторов

4 и 5 регулирующего элемента 2 производится r>.орсированно и относительно начала спада импульса на выходе блока 10 начинается с задержкой лишь на время включения Аорсирующего транзистора 14. В известном рассасывание избыточных носителей в области беэ выходных транзисторов регулирующего элемента происходит пассивно, так как Аорсирующий транзистор на этапе рассасывания закрыт до момента начала спада тока через регулирующий элемент, и обратное смещение управляющих переходов выходных транзисторов регулирующего элемента происходит лишь после смены полярности ЭДС на дросселе Аильтра, т.е. с запаздывани ем на время пассивного рассасывания избыточных носителей в областях баз выходных транзисторов регулирующего элемента, которое в зависимости от типов данных транзисторов может составлять величину 0,2-3 мкс, что при рабочей частоте 100 кГц составляет

5 — ЗОХ от длительности периода, и существенно сужает линейньй участок регулировочной характеристики, снижает стабильность выходного напряжения и устойчивость на краях динамического диапазона, либо сужает допустимые пределы изменения входного напряжения и т.д. уменьшение времени рассасывания избыточных носителей в области баз выходных транзисторов и времени их запирания позволяет повысить максимально допустимую рабочую частоту стабилизатора, что приводит к улучшению г массогабаритных и качественных показателей процесса стабилизации.

Формула и з обретения

1. Импульсный стабилизатор, содержащий силовую цепь, состоящую из регулирующего элемента на составных тразисторах, включенного между входными и выходными каналами, причемпроводимость его выходных транзисторов противоположна проводимости входЪ них транзисторов, блок управления, вход которого подключен к выходным . выводам, коммутируюг1ий транзистор, первый силовой вывод которого соединен с общей шиной, второй силовой вывод через согласующий резистивный делитель — с управляющим входом регу1594510 лирующего элемента, а управляющий вход — с выходом блока управления, I первый и второй узлы Форсирования, каждый из которых включает Аорсирующий транзистор, Аорсирующий конденсатор и зарядный диод, причем выходные цепи первого и второго узлов форсирования, образованные последов тельно соединенными переходами

1 l0 коллектор — эмиттер соответствующего транзистора и соответствующим Аорсфрующим конденсатором, шунтируют управляющие входы соответственно выходных и входного транзисторов регули рдеющего элемента, первый вывод эарядt ного диода каждого узла форсирования соединен с общей точкоч соответствую1 õ форсирующего транзистора и hopca:— рующ го конденсатора, а второй вывод с,управляющим входом соответствующего Аорсирующего транзистора, зарядная цегь второго узла Аорсирования, образованная соответствующими АорсИрующим конденсатором и зарядным диодом, нунтирует резистор согласующего делителя, соединенный с управляющим входом регулирующего элемента, а управляющий вход Аорсирующего тран-: зистора первого узла Аорсирования сое-З0 цинен с первым выводом первого огра ничивающего резистора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и качественных показателей процесса стабилизации путем повышения допустимой рабочей частоты за счет ускорения запирания выходных транзисторов регулирующего элемента, в первый узел Аорсирования введен второй ограничивающий резистор, подключенный параллельно зарядной цепи, образованной соответствующими Аорсирующим конденсатором и зарядным диодом, а второй вывод первого ограничивающего резистора соединен с вторым силовым выводом коммутирующего транзистора.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л и.ч а ю шийся тем, что в Аорсирующих и коммутирующем транзисторах управляющий .вход соединен через соответствующий из введенных резисторов смещения с базой, а через соответст» . вующий из введенных диодов нелинейной обратной связи — с коллектором соответствующего иэ упомянутых транзисторов.

3. Стабилизатор по пп. 1 и 2, отличаю шийся тем, что коммутирующий транзистор выполнен составным.