Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока

 

Союз Советск их

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п 736068 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21,12.77 (21) 2556901/24-07 (54) м. кл .

G 05 F 1/56 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Геоудеротееииь и комитет

СССР ао делом изобретений и открытий

Опубликовано 25.05.80. Ьюллетень № 19

Дата опубликования описания 28.05.80 (53) УДК 621.316. .722.1 (088.8) (72) Автор. изобретения

В. Н. Осадчий

Особое конструкторское бюро института космических исследований AH СССР (7! ) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА!

Изобретение относится к электротехнике н может быть нспользовано в качестве вторичного источника электропитания радноэлектронной аппаратуры.

Известны импульсные стабилизаторы напряжения постоянного тока (1), Наиболее близким к нзобретенню является импульсный стабнлнзатор напряжения постоянного тока, содержашяй регулнруюший транзистор, коллектором

36 соединенный с первым выводом дросселя фильтра, а эмнттером - с минусовой входной клеммой, подключенные к выходным клеммам конденсатор фильтра н нзмернтельный элемент, выходов соединенный со входом модулятора длительности, выход которого соедннен с базой регулируюшего транзистора, две параллельные цепочки, каждая из которых состоит из последовательно включенных в прямом и обратном порядке диода и конденсатора, подключенные между точкой соединения дросселя фильтра с регулируюшим транзнстором иплюсовой шиной j2$ .

Однако прн колебания вкодного напряження питання дополнительное напряженке будет также нестабильным, что приведет к значительному изменению коэффиднента заполнения импульсов, определяемого по формуле q= " " + т где, U ву, -вход ж ное напряжение питания, 0@><< — выходное напряженне стабилизатора и ОА дополнительное напряженне для создания режима частичной модуляпнн.

Требование к изменению коэффнннента заполнения импульсов в большом диапазоне приводит к увеличению нестабяль кости выходного напряжения стабилизатора, вследствие чего прнходптся увеличивать коэффнппент усиления в пепи обратной связн. Кроме этого, прн максимальном входном напряжении пнтання дополнительное напряженке (равное половнне входного) будет прнблнжаться к уровню выходного напряжении стабнлнзатора и коэффипяент заполнения импульсе в будет

73(Ое)8 4 последовательно с дросгелек, 2 и конденсатором 3 феельтра, еюдключенным параллельно нагрузке. Измерительный элемент

4, сод ержаший источник о порного на пряжения и днеитель выходного напряжения на резисторах, подключен к вьеходу стабилизатора. Выход измерительного эле мента 4 соединен со входом модулятора длительности 5 (устройством преобразоваi0 ния сигнала ошибки с выхода измерительного элемента в серию прямоугольных импульсов с изменяюшимся коэффициентом запОлнения в ВВВНсНМосТН От уровеея вхОд ееого напря,кения пит нпя). Bblxoli модуляие тора длительности 5 соединен с базой регулирующего транзистора 1 выполненного по схеме составного транзистора. ом

К обц;ей точке соединения регулирую=

ЕЮ шего транзистора 1 и дросселя 2 фильтра подсбедеиен анодом разрядный диод 6. ел ьКатод диода 6 соединен с конденсатором ль.

7, подключенным другим выводом к глюилисовой шине питания, и дополнительным лодросселем 8, Другой вывод введенного

Ора! 25 дросселя 8 соединен с конденсатором 9, ням подключеиным, в свою очередь, к обшей енточке регулируюшего транзистора 1 и дросселя 2, и с анодом разр.ейного диоbCда 10, подключенным катодом к плюсовой я- 30 шине питания.

>чеееь мал (менее 0,1), что затруднит работ у мод улято р» длнтел ьно ст и (J) I комендуемый диапазон изменения коэЦхециента заполнения импульгов 0,8 -0,2) или приведет к его отказу. Поэтому ,желательно, чтобы дополнительно» напряжение было стабилизировал-еым. Кроме того, при работе стабилизатора возникают большие броски тока в момент заряда конденсаторов цепи доееолнителе ногО наГЕряжен ия, Целью изобретения является увеличе стабильности выходного напряжения при уменьшении диапазона изменения коэфф ента заполнения импульсов и уменьшен бросков тока в МОМсНТ заряда конденса торов цепи дополнительного напряжения

Это достигается тем, что в извести импульсном стабилизаторе напряжения сточнного тока между точками соедине ния диода и конденсатора двух паралл ных цепочек вклеочен введенный дроссе

В этом случае дополнительное сгаб зи рованное напряжение будет равно но вине выходного напряжения стабилизат так как цепь дополнительного напряжен содержащая параллельные цепи из конд сатора и диодов, соединенные с дрос селем, можно рассматривать как импул ный стабилизатор дополнительного напр жения, имеюший обший регулируюший транзистор с основным стабилизатором.

Коэффициент заполнения. импульсов для рассматриваемого стабилизатора равен

U — U Оп, при этом задано О у>е =- и

Для стабилизатора дополнительного

to ееапряжения коэффициент заполнения имоН ,т.е.

В для основного стабилизатора и для ста- 45 билизатора дополнительного напряжения коэффициенты заполнения импульсов равны, и дополнительное напряжение будет равно половепее выходного напряжения.

Кроме этого, дроссель, установленный в цепи дополнительного напряжения, будет ограничивать броски тока в момент заряда конденсаторов этой цепи.

Не чертеже предста влена эл ектр ичес кая схема импульсного стабилизатора напря- у жени я.

В минусовую шину первичного источника питания включен регулирующий транзистор 1 типа п-р-п, соединенный

ВМ

*ОП

=2 0 дО, следовательно е,В работает импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока следуюшим образом.

При включении напряжения питания открьевается регулирующий транзистор 1 (входит в режим насышения). На выходе стабилизатора начинает заряжаться конденсатор 3 фильтра. Одновременно происходит заряд двух последовательно соединенных конденсаторов 7 и 9 через дроссель 8. Б этот момент разрядные диоды

6 и 10 закрыты обратным напряжением первичного источника. На дросселе 2 при прохождении тока нагрузки и на дросселе 8 при прохождении тока заряда конденсаторов 7 и 9 падает напряжение, равное разности входного напряжения питания и заданного выходного напряжения стабилизатора, в результате чего дроссели накапливают магнитнуео энергию. При достижении напряжения на выходе стабилизатора чуть выше заданного уровня измерительный элемент 4 вырабатывает сигнал ошибки, поступаюший после усиления на модулятор длительности 5. С модулятора длительности 5, преобразующего усиленный сигнал ошибки в герию прямоугольееьех импульсов, погтупает н»

736068 регулируюший транзистор 1 отрицательный импульс, запираюший его.

На дросселе 2 возникает ЭДС самоиндукции, отпираюшая разрядные диоды 6 и 10, и поэтому конденсаторы 7 и 9 соединяются параллельно, образуя дополнительный источник питания для создания режима частичной модуляции с напряжением, равным половине выходного напряжения стабилизатора. В дросселе 8 так .<е возникает ЭДС самоиндукции и магнитнач энергия, накопленная и нем, подзаряжает конденсаторы 7 и 9. ЭДС самоиндукции дросселя 2 складывается с дополнительным стабилизированным напряженнем на конденсаторе 7 и 9 и будет поддерживать ток в цепи нагрузки стабилизатора. При этом ток через дроссель 2 будет равен сумме токов разряда конденсаторов 7 и 9.

При уменьшении напряжения на выходе стабилизатора чуть ниже заданного уровня с измерительного элемента 4 на модулятор длительности 5 поступает сигнал ошибки. С выхода модулятора длительности 5 на регулирующий транзистор 1 подается положительный импульс, отпирающий его, и весь процесс повторяется.

При этом на входе индуктивно - емкостного фильтра (дроссель 2 и конденсатор

3) будет наблюдаться пульсирующее напряжение прямоугольной формы с частичной модуляцией.

Как известно, индуктивность дросселя фильтра определяется по форм ((ц, - son ) aex

4<<= н где - время выключенного состояВык л. ния регулирующего транзистора, 3> заданное изменение тока нагрузки через основной дроссель (выбираемое равным

0,1-0,2 a ).

Индуктивность дополнительного дросселя также определяется по этой же формуле, но максимальный ток через него Gyдет равен йЗн matc(O 1 - 0е2) 3н

Следовательно, дополнительный дроссель по габаритным размерам будет в несколько раз меньше основного дросселя, так как расчитывается на значительно меньший ток.

Предлагаемый стабилизатор имеет два стабилнзировариых напряжения (на конденсаторах 7 и 9) по уровню в два раза меньших выходного напряжения стабилизатора, которые можно испольэо« вать для питания модулятора длительно"10 ти и других управляюших устройств стабил иэатора.

Формула изобретен ия

f$

Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий транзистор, коллектором соединенный с первым выводом дросселя фильтра, а эмиттером. — с минусовой входной клеммой, подключенные к выходным клеммам конденсатор фильтра и измерительный элемент, выходом соединенный со входом модулятора длительности, выход которого соедпнен с базой регулирующего транзистора, две параллельные цепочки, каждая из которых состоит - из последовательно включенных в прямом и обратном порядке диода и конденсатора, подключенные межЗО ду точкой соединения дросселя фильтра с регулирующим транзистором и плюсовой шиной, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью увеличения стабильности выходного напряжения и уменьшения бросЗ5 ков входного тока, между точками соединения диода и конденсатора двух параллельных цепочек включен введенный дроссель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. Вып. 14, 1974, „c. 2Ç.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2489ll5/24-07, кл. 5 05 F 1/56, 24.05.77.

73606 S

Составитель И. Круглова

Редактор ll. Народная Техред Н.Ковалева Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2427/39 Тираж 956 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

ll3O35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4