Импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения

 

Использование: преобразователи постоянного нестабилизировэнного напряжения в постоянное стабилизированное напряжение с гальванической развязкой между ними для питания средств радиотелевизионной техники, автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения: устройство содержит ключевой транзистор 5. транзистор 10 улравления4 коммутирующий транзистор 11, многообмоточный дроссель 1, усилитель 13 сигнала рассогласования, резистивный делитель 16 напряжения, резисторы 6 и 7 смещения, параллельную CD-цепь на элементах 8 и 9, При превышении амплитудой напряжения на обмотке 3 дросселя 1 заданного уровня сигнал усилителя 13 уменьшает потенциал делителя 16 напряжения. Это приводит к уменьшению пилообразного тока в цепи транзистора 5 и к уменьшению энергии. накопленной в дросселе 1. При этом обеспечивается поддержание выходного напряжения на заданном уровне. 1 ил. сл с ч ы 2 СО

(19} (11}

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕЦИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4865641/07 (22) 12,09.90 (46) 30.05.92, Бюл. Кт 20 (71) П роизводственное объединение "Ижевский электромеханический завод" (72) Н.С.Федосимов (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1334126, кл. G 05 F 1/56, 1986.

Бас А.А., Миловзоров В.П., Мусолин А.К.

Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. M. Радио и связь, 1987, с.1 54, рис.8.3. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: преобразователи постоянного нестабилизированного напряжения в постоянное стабилизировайное . +Ел (sr}s 6 05 F 1/56, Н 02 М 3/335 напряжение с гальванической развязкой между ними для питания средств.радиотелевизионной техники, автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения: устройство содержит ключевой транзистор 5, транзистор 10 управления; коммутирующий транзистор 11, многообмоточный дроссель 1, усилитель 13 сигнала рассогласования, резистивный делитель 16 напряжения, резисторы

6 и 7 смещения, параллельную CD-цепь на элементах 8 и 9, При превышении амплитудой напряжения на обмотке 3 дросселя 1 заданного уровня сигнал усилителя 13 уменьшает потенциал делителя 16 напряжения, Это приводит к уменьшению пилообразного тока в цепи транзистора 5 и к.уменьшению энергии, накопленной в дросселе 1. При этом обеспе- Б чивается поддержание выходного напряжения на заданном уровне. 1 ил.

1737431

20

Изобретение относится к электрорадиотехнике и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного нестабилизированного напряжения в постоянное стабилизированное напряжение с гальванической развязкой между ними для питания средств радиотелевизионной техники, автоматики и вычислительной техники..

Известен импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий ключевой транзистор, коммутирующий транзистор, многообмоточный дроссель, резистор смещения, диоды, накопительный конденсатор и устройство управления, Однако известный источник имеет сложную схему, требует сложного устройства управления и синхронизации через коммутирующий транзистор. Кроме того, схема включения ключевого и коммутирующего транзисторов не обеспечивает высокой надежности.

Известен также источник, где коммутирующий транзистор заменен на тиристор, что повышает надежность, но уменьшает верхний диапазон рабочих частот и ограничивает диапазон изменений тока нагрузки, Известен импульсный стабилизированный источник, содержащий ключевой высоковольтный транзистор. многообмоточный дроссель.с первичной обмоткой, выходной обмоткой, обмоткой в цепи базы транзистора и обмоткой обратной связи с выпрямительным диодом, накопительным конденсатором и устройством управления на транзисторе с . опорным элементом и цепями режима, резисторный датчик тока и пороговый элемент управления — тиристор.

Данный источник имеет сложную схему, "оригинальные" полупроводниковые ЭРЭ, а также низкуы надежность из-за большого количества отказов ключевого транзистора поданным эксплуатации блока питания МП1, МП-3, телевизоров типа УСЦТ, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный стабилизированный источник, содержащий многообмоточный дроссель, ключевой транзистор, резистор смещения, цепь положительной обратной связи иэ резистора, параллельно соединенного диода и накопительного конденсатора и обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, вторичную обмотку многообмоточного дросселя с выпрямителем и фильтром, транзистор управления, токоограничительный резистор, усилитель сигнала рассогласования с ко...мутирующим трачзистором и импульсным трансформатором управления.

Однако данный источник имеет сложную схему управления дополнительным моточным изделием, а также малую надежность высоковольтного ключевого транзистора от вторичного пробоя.

Цель изобретения — повышение надежности, Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий многообмоточный дроссель, ключевой транзистор, коллектор которого через первичную обмотку многообмоточного дросселя подключен к входному вь1воду, эмиттер — к общей шине, а база через первый резистор смещения — к второму выводу и через второй резистор смещения и коммутирующую

СО-цепь — к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, второй вывод которой соединен с общей шиной, вторичная обмотка многообмоточного дросселя через выпрямитель с фильтром подключена к выходным выводам, транзистор управления, эмиттером подключенный *к общей шине, а коллектором — к базе ключевого транзистора, коммутирующий транзистор, база которого через токоограничительный резистор соединена с выходом усилителя сигнала рассогласования, введены резистор, два диода и резисторный делитель напряжения, причем резисторный делитель напряжения включен между входным выводом и общей шиной, а его средняя точка соединена с базой коммутирующего транзистора, коллектор которого подключен к базе транзистора управления, а эмиттер через дополнительный резистор — к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, первый диод, включенный в прямом направлении, первым выводом соединен с общей точкой резистора и эмиттера коммутирующего транзистора, а вторым выводом — с коллектором ключевого транзистора, усилитель сигнала рассогласования первым входным выводом через второй;.иод подключен к первому выводу обмотки обратной связи . многообмоточного дросселя, вторым вход- . ным выводом — к общей шине.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизированного источника постоянного напряжения, Источник содержит многообмоточный дроссель 1 с обмотками 2 -4, ключевой транзистор 5, кс лектор которого подключен к входному выводу через обмотку 2 дросселя 1, эмиттер — к осщей шине, а база через резистор 6 смещения подключена к входному.выводу и через резистор 7 и коммутирующую

1737431

40

50

CD-geh (на конденсаторе 8 и диоде 9) — к обмотке 3 обратной связи, транзистор 10 управления, подключенный эмиттером к общей шине, коллектором — к базе ключевого транзистора 5, коммутирующий транзистор

11, коллектор которого подкл.очен к базе транзистора 10 управления, база через токоограничительный резистор 12 соединена с выходом усилителя 13 сигнала рассогласования, вторичная обмотка 4 через выпрямительь (на диоде 14) и фильтр (на.конденсаторе

15) подключена к выходным выводам; резисторный делитель 16 напряжения включен между входным выводом и общей шиной, а его средняя точка соединена с базой коммутирующего транзистора 11, диод 17, соединенный в прямом направлении через резистор 18 с обмоткой 3 обратной связи и эмиттером коммутирующего транзистора

11, а вторым. выводом — с коллектором ключевого транзистора 5. Усилитель 13 сигнала рассогласования первым входным выводом соединен через диод 19 с обмоткой обратной сВязи, Вторым Входным ВИВОдОм с общей шиной.

Импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении напряжения питания через резистор 6 начинает -протекать ток, транзистор 5 приоткрывается, и через резистор 7 и параллельную цепь из диода 9 и конденсатора 8 возникает блокинг-процесс по обмоткам 2 и 3, так как они включены противофазно, и обмотка 3 является обмоткой положительной обратной связи. Пилообразно нарастающий ток в цепи коллекторной обмотки 2 вследствие ее значительной индуктивности протекает через коллекторно-эмит терный переход транзистора 5 на общую шину питания, вызывая на нем пилообразное напряжение с положительным знаком. Через резистор 18 и включенный в прямом направлении диод 17 с обмотки 3 обратной связи протекает ток смещения. Падение напряжения на диоде 17, складываясь с пилообразным напряжением на переходе колллектор-эмиттер транзистора 5, прикладывается к эмиттеру коммутирующего транзистора 11. На базе последнего с помощью делителя 16 задается положительное смещение при достижении пилообразного напряжения с учетом разности между падением напряжения на коммутирующем диоде 17 и переходе змиттер-коллектор коммутирующего транзистора 11 значения, заданного делителем 16. Коммутирующий транзистор 11 приоткрывается и открывает транзистор 10 управления, а последний шунтирует цепи смещения (резистор 6) и обратной связи (через резистор 7) базы ключевого транзистора 5, Последний начинает закрываться, что резко увеличивает падение напряжения на переходе эмиттер-коллектор, что в свою очередь приводит к прохождению всего тока смещения через резистор 18, переход эмиттер-коллектор коммутирующего транзистора 11 на базу транзистора 10 управления. Этот регенеративный процесс приводит к быстрому насыщению транзистора 10 и полному отключению ключевого транзистора 5. При этом энергия, накопленная в сердечнике дросселя 1, выделяется на обмотках в виде напряжения обратных знаков. При этом через диод 19 потенциал обмотки 3 обратной связи выпрямляется и через усилитель 13 сигнала рассогласования и резистор 12 вводится в виде обратного знака в среднюю точку делителя 16, При превышении амплитудой обратного напряжения заданного значения сигнал усилителя 13 сигнала рассогласования уменьшает потенциал делителя 16, что соответственно приводит к меньшему значению пилообразного тока в цепи ключевого транзистора 5 и обмотки дросселя 1 и, соответственно, меньшему накоплению в нем энергии, Это стабилизирует процессы в устройстве, управляя скважностью и частотой преобразования, и обеспечивает поддержание выходного напряжения. полученного с помощью выпрямителя на диоде 14 и конденсаторе 15 с обмотки 4 дросселя 1, на заданном уровне.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными обладает следующими преимуществами: не требует активных запускающих радиозлементов; не требует "Оригинальных" активных радиоэлементов (КУ112, К117А), так как транзистор управления совместно с ключевым и коммутирующим транзисторами образуют пороговый элемент конечного тока в накопительной цепи дросселя; имеет меньшее количество обмоток многообмоточного дросселя; имеет полную защиту по входу, так как имеется ограничение конечного тока через ключевой транзистор и за счет предложенной взаимосвязи ограничение выходного тока с падающим участком, что повышает надежность особенно при длительном к.з.; управление по цепи базы ключевого транзистора (путем закорачивания базы через транзистор уг;равления обеспечивает в режиме насыщения единицы Ом на общую шину) и регенеративный процесс выключения,обеспечивает расширенную область

1737431

Составитель Н.Федосимов

Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Редактор М,Петрова

Заказ I891 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Г! роиз"..îäcòoåíío-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 безопасной работы ключевого Высоковольтного транзистора; за счет контроля и управления по току силового ключа на базе остаточного сопротивле,ия н"-,ïðqæåíèp обеспечивается по- 5 выше:-.ная надеж гость за счет отбраковки тра,;:ç;ê,:сто .ов., имею.цих завышенные зна -.ен ",я ест;..точ: ого сопротивления (напряже <. ив I; из силовой цепи исключается токоизме- 10 рительный резистор, что увеличивает КПД источника пигания; регенеративный процесс включения и выключения и малое остаточное сопротивление транзистора управления ускоряет 15 процессы переключения силового транзистора и позволяет увеличить рабочую частоту импульсного источника питания; н ..-:ичие температурно-скомпенсиров - н :и цегл и равленил процессом ограни- 20 чения тока и выключения силового тра —:з,; "и;ра в паре с прямым падением напряжения а коммутирующем диоде и переходе эмиттер-база коммутирующего тра:.-;зистора повышает общую стабиль- 25 ность, особенно тока защиты во времени и в диапазоне рабочих температур.

Прсведены испытания двух экземпляров источников постоянного напряжения

6e=- о.-бора элементов от -40 до +85 С и 30 термапроГон, показавшие высокую стаби:-.. :::..:. ь характеристик и надежность иси;;т- < t 1я "-;; р ." ; у л а и э о б р е т е н и я

И; .гульсный стабилизированный источ- 35 ник посгоянного напряжения, содержащий многао5, :оточн ый дроссель, ключевой транзистор, коллектор которого через первичную обмотку многообмоточного дросселя подключен к входному выводу, эмиттер — к общей шине, а база через первый резистор смещения — к входному выводу и через второй резистор смещения и коммутирующую

СО-цепь- к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, второй вывод которой соединен с общей шиной, вторичная обмотка многообмоточного дросселя через выпрямитель с фильтром подключена к выходным выводам, транзистор управления, эмиттером подключенный v, общей шине, а коллектором — к базе ключевого транзистора, коммутирующий транзистор, база которого через токоограничивающий резистор соединена с выходом усилителя сигнала рассогласования, отличающийся тем; что, с целью повышения надежности, в него введены резистор, два диода и резистивный делитель напряжения, причем резистивный делитель напряжения включен между входным выводом и общей шиной, а его средняя точка соединена с базой коммутирующего транзистора, коллектор которого подключен к базе транзистора управления, а эмиттер через резистор — к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, первый диод, включенный в прямом направлении, первым выводом соединен с общей точкой резистора и эмиттера коммутирующего транзистора, а вторым выводом — с коллектором ключевого транзистора, усилитель сигнала рассогласования первым входным выводом . через второй диод подключен к первому выводу обмотки обратной связи многообмоточного дросселя, вторым входным выводом — к общей шине.