Импульсный стабилизатор напряжения

 

ОГ1ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3О7392

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25.1Х.1969 (№ 1360971/26-9) МПК б 051 1/10 с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 21.V1.1971. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 29Л 11.1971

УДЕ, 621.316.722.1 (088.8) Автор изобретения

В. Ю. Иодвалькис

Заявитель

ИМПУЛЪСНЪ1Й СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯ)КЕНИЯ

Предлагаемое изобретение относится к группе импульсных стабилизаторов для получения стабилизированного напряжения обратной полярности на выходе стабилизатора по отношению к питающему напряжению.

Известны импульсные стабилизаторы напряжения, вырабатывающие напряжение противоположного знака, в которых управление конечным транзистором осуществляется от дополнительной обмотки дросселя, а выходное напряжение снимается от вторичной обмотки того же дросселя.

Однако в известных стабилизаторах при трансформировании напряжения получается потеря энергии, отсутствие непосредственной обратной связи от выходного напряжения уменьшает его стабильность, кроме того стабилизатор не имеет защиты от короткого замыкания, трудно изготовить сложный дроссель, содержащий большое количество обмоток.

С целью повышения коэффициента стабилизации выходного напряжения устройства и защиты его выхода от короткого замыкания в предлагаемом стабилизаторе параллельно дросселю подключена интегрирующая RC-цепочка, конденсатор которой соединен с одним из входов дифференциального усилителя.

Для защиты выхода стабилизатора от коротного замыкания применена схема защиты на транзисторе, переход коллектор-эмиттер которого подключен ко второму входу дифференциального усилителя, а база — к средней точке делителя напряжения, включенного между положительным зажимом выходного напряжения и отрицательным зажимом выходного напряжения.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого стабилизатора.

10 Предлагаемый стабилизатор состоит из широтно-импульсного модулятора (ШИМ), собранного на транзисторах 1 — 5, импульсного усилителя, работающего на транзисторе 6, транзистора-ключа 7 и схемы защиты от код роткого замыкания — транзистора 8. Источником опорного напряжения и источником стабилизированного напряжения для питания

ШИМ служит сгабилитрон 9.

Широтно-импульсный модулятор состоит из мультивибратора, работающего на транзисторах 2 и 8 и дифференциального усилителя на транзисторах 4 и 5. Запускающий цепочкой и цепочкой, определяющей рабочую частоту стабилизатора, служит RC-цепочка, состоящая из резистора 10 и конденсатора 11.

Фильтром сглаживания пульсаций служит конденсатор 12 и дроссель 13.

При подаче питающего напряжения на вход стабилизатора через резистор 14 и делитель напряжения 15 поступает напряжение на ба307392

60 зу транзистора 5 и открывает его. Коллекторный ток транзистора 5 открывает транзистор

8, а его эмиттерный ток запирает транзистор

4. Транзистор 2 закрыт из-за отсутствия базового тока. Ток в транзисторе 1 отсутствует, и транзистор б тоже закрыт. Ваза транзистора i через резистор 16 получает положительное напряжение, и данный транзистор открывается, рок протекает по цепи: минус источника питания, транзистор 7, дроссель 18 и плюс источника питания. Ток в данной цепи за счет индуктивности дросселя растет по экспоненте. Одновременно приложенное напряжение через резистор !0 заряжает конденсатор 11. Как только напряжение конденсатора, подсоединенного к базе транзистора 4, станет больше напряжения эмиттера данного транзистора, транзистор открывается, его коллекторныи ток открывает транзистор 2, в результате чего транзистор б открывается, а транзистор 7 закрывается.

Открытый транзистор 4 создает дополнительный перепад напряжения на резисторе

17, и база транзистора 5 оказывается под положительным напряжением. Его коллекторный ток прекращается, перепад напряжения на резисторе 18 исчезает, и транзистор Л закрывается. Транзистор 7 отключает питающее напряжение от дросселя 18, »о ток в дросселе за счет самоиндукции мгновенно прекратится не может и через открытый диод 19 заряжает конденсатор фильтра 12, Так как транзистор 7 закрыт, а через резистор 20 протекает ток недостаточный для поддержания напряжения на конденсаторе

11, то происходит быстрый разряд конденсатора 11 через переход база-эмиттер транзистора 4 и резистор 17.

B период падения напряжения на конденсаторе 11 до значения близкого к напряжения эмиттера — транзистора 4, последний закрывается, закрывая транзистор 2. В дальнейшем процесс повторяется.

Мультивибратор играет роль формирователя управляющих импульсов и способствует быстрому переключению транзистора 7. Его собственная частота колебаний должна быть меньше частоты переключения самого стабилизатора. Время переключения мультивибратора полностью зависит от времени заряда и разряда конденсатора 11, RC-цепочка синхронизирует работу мультивибратора.

Стабилизация выходного напряжения от изменения входного напряжения осуществляется следующим образом: при уменьшении входного напряжения время заряда конденсатора

11 до напряжения, необходимого для переключения транзистора 4, увеличивается, следовательно, увеличивается и длительность импульса, проходящего через открытый транзистор

7. Незначительное изменение выходного на5

35 пряжения в меньшую сторону способствуе ускорению разряда конденсатора 11, что приводит к уменьшению времени закрытого состояния транзистора 7. Изменение длительности и скважности импульсов уравновешивает выходное напряжение при неизменном изменении рабочей частоты стабилизатора.

Аналогично только противоположно происходит стабилизация выходного напряжения в случае увеличения входного напряжения.

В случае изменения внешней нагрузки стабилизатора незначительно изменяется и выходное напряжение, что приводит к изменению времени разряда конденсатора 11. В зависимости от изменения характера нагрузки скважности импульсов уменьшаются или увеличиваются.

При коротком замыкании напряжение на выходе стабилизатора резко падает, это падение напряжения передается на базу транзистора 8 и открывает его. Открытый транзистор 8 шунтирует базу транзистора 5 на плюсовую шину, и транзистор 5 закрывается, закрывая транзистор 8. Транзисторы, находящиеся в другом плече широтно-импульсного модулятора открываются. Напряжение стабилитрона 21 держит в открытом состоянии транзистор 4. Транзистор б также открыт, что приводит к запиранию мощного транзистора

7, и на выходе стабилизатора напряжение отсутствует. Стабилизатор находится в запертом состоянии. Для включения стабилизатора необходимо отключить питающее напряжение и включить снова. Резистор 22 шунтируется конденсатором 28 и защита не срабатывает в момент включения стабилизатора, что не только помогает пуску стабилизатора, но и закрывает транзистор 8.

Предмет изобретения

1. Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий широтно-импульсный модулятор, выполненный в виде мультивибратора с дифференциальным усилителем, транзисторный ключ, дроссель и фильтр, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации выходного напряжения устройства, параллельно дросселю подключена интегрирующая RC-цепочка, конденсатор которой соединен с одним из входов дифференциального у силителя.

2. Импульсный стабилизатор напряжения по п. 1, отличающийся тем, что, с целью защиты его выхода от короткого замыкания, применена схема защиты на транзисторе, переход коллектор — эмиттер которого подключен ко второму входу упомянутого дифференциального усилителя, а база — к средней точке делителя напряжения, включенного между положительным зажимом выходного напряжения и отрицательным зажимом входного.

307392

ыг

Составитель Н. Герасимова

Техред Л. В, Куклина

1- едактор Т. Морозова

Корректор О. С. Зайцева

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2047/11 Изд. ¹ 897 Тираж 473 Подписное

UHHHHH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4i5