Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

285997

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

3 а явлен о 12.V.1969 (№ 1331448/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.XI.1970. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 19.1.1971

Кл. 21ат, 35 14

МПК G 051 1/56

УДК 621.316.722.1 (088.8) Комитет па делам изобретений и открытий в при Совете Министров

СССР

Авгоры изооретения

А. Ф. Корепин и В. Е. Китаев

Заявитель

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к радиотехнике н может найти применение в блоках питания мобильной аппаратуры.

Известны импульсные стабилизаторы постоянного напря>кения, содержашие балластный дроссель в цепи регулирующего полупроводникового транзистора, сравнивающий и релейный элементы и источник опорного напряжения, которые работают в режиме устойчивых автоколебаний.

Недостатком известных схем является зависимость частоты автоколебаний от изменения входного напря>кения н сопротивления нагрузки. Поэтому такие импульсные стабилизаторы не могут применяться в аппаратуре, содержащей преобразователи постоянного напряжения в переменное, так как за счет разности частот стабилизатора и преобразователя на нелинейных элементах схемы возникают комбинационные частоты.

В предлагаемой схеме, представляющей собой сочетание импульсного стабилизатора и преобразователя постоянного напряжения в переменное, недостаток известных схем устранен за счет введения звена синхронизации, выполненного на интегрирующей RC-цепочке.

На фиг. 1 представлена схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения, содержащая регулирующий транзистор 1, низкочастотный фильтр, состоящий из балластного дросселя 2 и конденсатора > ; шунтпрующий диод 4, схему сравнения на транзисторе

5 с источником опорного напря>кения б, преобразователь 7 постоянного напряжения в переменное, интегрирующую цепь пз резистора

8 и конденсатора 9; релейный элемент 10.

На фиг. 2 представлены временные соотношения напряжений в стабилизаторе в установившемся режиме и приняты следующие обо1о значения:

Up — напря>кение на выходе преобразователя; U„,, — среднее значение напряжения

Я на выходе стабилизатора; U =U,„,выл среднее значение выходного напряжения стабилизатора, приведенное к базе транзистора схемы сравнения; U, — опорное напряжение:

U — удвоенная амплитуда выходного напряжения интегрирующей цепи; Уо — напряжение

20 между базой и эмиттером транзистора схемы сравнения; U„U„— напряжения, соответствующие верхнему н нижнему порогам срабатывания релейного элемента, приведенные к базе транзистора схемы сравнения; U,<,@ — на25 пряжение на входе низкочастотного фильтра;

U,ð., — напряжение насыщения регулирующего транзистора.

Работает устройство следующим образом.

В установившемся режиме прп номнналь30 ных значениях входного напряжения и сопро285997 тивления нагрузки среднее значение выходного напряжения стабилизатора равно U„„ (фиг. 2,г). Преобразователь 7 возбуждается, и на вход интегрирующей цепи из резистора 8 и конденсатора 9 поступают прямоугольные однополярные импульсы напряжения У„р постоянной частоты и амплитуды со сква>кностью Q= —, равной 2 (фиг. 2,а).

II

Интегрирующая цепь преобразует напряжение У„р в напряжение У„(фиг. 2,б), изменяющееся по экспоненциальному закону, период которого равен периоду напря>кения преобразователя.

На базе транзистора схемы сравнения напряжение U складывается с напряжением

U;„, — U,„. При достижении напряжением

Uq — U + (U,„, — U,„) в момент времени значения напряжения Г„(фиг. 2,б) релейный элемент 10 срабатывает и открывает регулирующий транзистор 1. Напряжение на входе низкочастотного фильтра скачком возрастает до величины Ugg — Ulf.р., (фиг. 2,г), а напряжение Uq продолжает уменьшаться.

В момент времени 1 напряжение на входе интегрирующей цепи скачком возрастает (фиг. 2,а) и напряжение U< (фиг. 2,б) начинает возрастать по экспоненте. В момент времени t3 напряжение U< достигает значения напряжения с>, (фиг. 2,б); релейный элемент

10 срабатывает и запирает регулирующий транзистор 1. Напряжение на выходе регулирующего транзистора 1 скачком уменьшается (фиг. 2,г), напряжение Uq продолжает возрастать. В момент t< напряжение на входе интегрирующей цепи скачком уменьшается (фиг. 2,а), и напряжение Uq (фиг. 2,б) начинает уменьшаться по экспоненте.

В момент 1.- напря>кение U< достигает значения напряжения Ь„(фиг. 2,б), релейный элемент 10 срабатывает и открывает регулирующий транзистор 1. Напряжение на выходе регулирующего транзистора 1 скачком возрастает до значения U У,.р,, (фиг. 2,г).

Таким образом, процесс будет повторяться с периодом, равным периоду выходного напряжения преобразователя, и среднее значение выходного напряжения стабилизатора

U,„, (фиг. 2,г) с определенной степенью точности будет поддерживаться постоянным.

При увеличении или уменьшении входного напряжения изменяется напряжение на выходе стабилизатора и соответственно — на базе транзистора б схемы сравнения (фиг. 2,б), 5

Зо

55 что приводит к изменению моментов времени, в которые напряжение Ug достигает значения напряжений U„v U, и, соответственно. к увеличению или уменьшению скважности импульсов на выходе регулирующего транзистора (фиг. 2,в, д). В результате среднее значение выходного напряжение стабилизатора будет практически постоянным.

При уменьшении выходного тока стабилизатора (увеличение сопротивления нагрузки) постоянство выходного напряжения, так же как и в случае увеличения входного напряжения, обеспечивается i величением скважности импульсов на выходе регулирующего транзистора 1, а при увеличении выходного тока стабилизатора (уменьшении сопротивления нагрузки) — уменьшением скважности.

Предлагаемый стабилизатор может применяться в аппаратуре, не содержащей преобразователя постоянного напряжения в переменное, если по условиям работы аппаратуры требуется обеспечить постоянство частоты следования импульсов стабилизатора и высокий коэффициент сглаживания пульсаций напряжения первичного источника питания.

В этом случае в стабилизатор необ:одимо рвести маломощный преобразователь постоянного напряжения в переменное, генерирующий прямоугольные импульсы со скважностью, равной 2.

Так как выполнить маломощный преобразователь на повышенную частоту не трудно, а примененные в стабилизаторе транзисторы способны работать в режиме переключения на повышенной частоте, можно разрабатывать такие стабилизаторы на частоте 20 — 30 кги, при этом габариты и вес стабилизатора значительно l меньшаются.

Предмет изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напря>кения, содержащий регулирующий, сравнивающий и релейный элементы, а также низкочастотный фильтр, огличаюи(ийся тем, что, с целью устранения зависимости собственной частоты автоколебаний стабилизатора от изменения входного напряжения и сопротивления нагрузки, а также устранения возможности возникновения комбинационных частот, выход низкочастотного фильтра подключен к преобразователю постоянного напряжения в переменное, один из выходов которого через интегрирующую RC-цепочку соединен со входом сравнивающего элемента, а выход последнего — со входом релейного элемента.

285997

Vip

Ф.г

Составитель P. Чериэбельская

Текред A. А. Камышникова Корректор О. Б. Тюрина

Редактор Т. Орловская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3786116 Тираж 480 Подпис иос

Ш1ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Л!осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4я