Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока

 

фч л р)с qg,; - ь

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()752286 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) За я влено 07.07.78 (21) 2640872/24 — 07 (51) М. Км;

G 05 F 1/56 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет

Il0 делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 30.07.80 (53) УДК 621,316. ,722.1 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Ф. Голоколосов (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, во вторичных источниках питания телевизионных приемников.

Известны стабилизированные источники питания, содержашие составной транзисторный ключ, LCD — фильтр, частотно- или широтноимпульсный модулятор, усилитель рассогласования с двумя входами, один из которых подключен к источнику опорного напряжения, а другой — к резистивному делителю выход о ного напряжения (1), Основными недостатками таких схем являются ухудшенные характеристики переключения ключей (из-за повышенного падения напряже15 ния на них уменьшается КПД) и сильное излучение радиопомех даже в условиях экранировки, что сказывается на работе приемной радиоаппаратуры (полная экранировка исключается ввиду нарушения теплового режима).

Для улучшения характеристик переключения применяют различные способы подпитки транзисторных ключей, но все они усложняют схему импульсного стабилизатора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий транзисторный ключ, соединенный управляюп|им входом с выходом двухкаскадного предусилителя сигналов на транзисторах разной проводимости, LCD — фильтр, включенный между выходом транзисторного ключа и выводами для подключения нагрузки, частотно-импульсный модулятор на базе мульти вибратора на лавинном транзисторе, выход которого соединен со входом двухкаскадного нредусилителя сигналов, балансный усилитель рассогласования, выходом подключенный через буферныи каскад усиления ко входу частотноимпульсного модулятора, а входами — к источнику опорного напряжения и резистивному делителю выходного напряжения (2).

Цель изобретения — упрошение схемы импульсного стабилизатора при сохранении высокого КПД (более 90%) и снижение уровня радиопомех.

Указанная цель достигается тем, что в импульсном стабилизаторе напряжения постоян752286 ного тока, содержащем транзисторный ключ, соединенный управляюп1ллм входом с выходом двухкаскадного предусилллтеля сигналов на транзисторах разчой проводимости, LCD — фильтр, включенный между выходом транзисторного кллоча и выводами для подключения нагрузки, частотно-импульсный модулятор на базе мультивибратора на лавлпшом транзисторе, выход которого соединен со вхо. дом двухкаскадного предусилителя сигналов, 10 балансньлй усилитель рассогласования, выходом подкллоченный через буферный каскад усиления ко входу частотно-импульсного модулятора, а входами — к источнику опорного напряжения и резистивному делителю выходного 1 напряжения, в дроссель 1СО-фильтра введена дополнительная обмотка, соединяющая коллектор силового ключа с 1змиттером предусилнтеля, а база лавинного транзистора частотноимпульсного модулятора соединена через кон- 20 денсатор и резисторы с коллектором одного и базой другого транзисторов предусилителя.

На чертеже приведена прлшципиальная схема устройства.

Устройство содержит траллзисчорный ключ 1, соединенный управляющим входом с выходом двухкаскадного предусилитейя на транзисторах 2, 3 разной проводимости. Эмиттер транзисторного ключа 1 через переключатель 4 рода работ соединен с основными равновитковыми обмотками 5, 6 накопителя энергии-дросселя 7 L.CD-фильтра и с ключевым диодом 8, который защищен от коротких выбросов от обмотки дросселя конденсатором 9 небольшой емкости. Между выходными шинами стабилизатора включена основная емкость фильтра— конденсатор 10.

С потепциометра 11 pc3нстивного делителя выходного напряжения, который включает также резисторы 12, 13, часть выходного на- 4 пряжения подается на один из входов балансного усилителя 14 рассогласоврнлля. его второй вход соединен с источником опорного напряжения па стабилитроне 15 и резисторе 16, Между коллекторами транзисторЬв балансного усили- 4S теля 14 рассогласования включен транзистор

17, выполняющий роль зарядного резистора для времяэадающего конденсатора 18 частотно-импульсного модулятора 19„собранного по схеме обычного мультивибратора на одном лавинном транзисторе 20, и включающем в себя также . ключевой диод 21, токозадающнй резистор 22 и нагрузочный резистор 23. С последнего сигнал пос упает на базу транзистора 3 двухкаскадного предусилителя. SS

Дополнительная обмотка 24 дросселя 7 включена между змиттером транзистора 2 пред. усилллтеля и коллектором транзисторного ключа 1, который также соединен с положительной ф шиной источника питания. Токоограничивающие резисторы 25 и 26 включены между коллектором транзистора 3 и базой транзистора 2, а их общая точка через конденсатор 27 соединена с базой лавинного транзистора 20. Токо. ограничивающий резистор 28 включен между коллектором транзистора 2 и базой транзистора 1, защищая от перегрузок транзистор 2.

Элементы 29 — 34 необходимы для обеспечения работоспособности устройства.

Стабилизатор работает следующим образом.

Если переключатель 4 (контакты реле или тумблер) стоит в положении, как изображено на чертеже, то устройство представляет собой стабилизатор последовательного типа с выдачей выходного напряжения величиной меньше входного, а если в противоположном — то параллельного типа с выдачей любого выходного напряжения (больше, равно или меньше входного).

Рассмотрим первый вариант.

После подачи питающего напряжения током резистора 22 диод 21 смещается в прямом направлении и после появления напряжения на стабилитроне 15 перекашиваются плечи балансного усилителя 14, что приводит к открытию транзистора 17, током которого через проводящий диод 21 заряжается конденсатор

18. По мере повышения потенциала на нем при определенном уровне наступает лавинный пробой транзистора 20, последний открывается и находится открытым до тех пор, пока не перезарядится конденсатор 18 током резистора 22, С нагрузочного резистора 23 импульс тока поступает в базу транзистора 3, который тут же открьлвается, вслед за ним открываются транзисторы 2 и 1. Выходной импульс тока с змиттера транзистора 1 через обмотку 5 заряжает конденсатор 10 и поступает на нагрузку стабилизатора, одновременно намагничивая сердечник дросселя 7, Трансформируемое дополнительной обмоткой 24 напряжение через транзистор 2 подпитывает базу транзистора 1, увеличивая степень его насыщения, что приводит к.уменьшению падения напряжения на участке коллектор.-змиттер и повьлшвнию КЦД.

С самозакрыванием транзистора 20 (после перезаряда конденсатора 18) закрываются и транзисторы 3, 2 и транзисторный ключ 1, сердечник дросселя 7 размагничивается, напряжение на его обмотке 5 через диод 8 поддерживает . ток в нагрузке стабилизатора.

Конденсатор 18 вновь начинает заряжаться током транзистора 17 и цикл повторяется. Как только напряжение на нагрузке достигает заданного уровня, в системе устанавливается йинамическое равновесие (чем больше ток нагрузки — тем выше частота следования выходных импульсов с транзисторного ключа 1

5 752286 и наоборот). Для формирования необходимой крутизны фронтов выходных импульсов (из-. вестно, что чем круче фронт импульсов, тем шире спектр гармонических составляющих у прямоугольного импульса и он минимален 5 у колоколообразных импульсов) применяют цепочку отрицательной обратной связи, для чего база лавинного транзистора 20 через конденсатор 27 и резисторы 25, 26 соединена соот ветственно с коллектором и базой транзисто- п ров 3 и 2. При этом отрицательный импульс с общей точки резисторов 25, 26 поступает на базу лавинного транзистора, уменьшая индуцированный в базе положительный заряд, и тем самым растягивая во времени процесс лавинного пробоя, что и приводит к необходимой коррекции формы и длительности фронта выходного импульса, что снижает уровень радиопомех от работающего стабнлизатдра.

В принципе работа устройства во втором варианте (по схеме параллельного стабилизатора) не очень сильно отличается от рассмотренного случая, только надо учитывать, что при открывании транзисторного ключа 1 происходит намагничивание дросселя 7 по обмотке 6, а передача энергии в нагрузку при размагничивании сердечника производится только от обмотки 5, ввиду чего КПД устройства несколько снижается (в первом варианте передача энергии на нагрузку осуществляется как во время формирования выходного импульса, так и в паузе, а во втором — только в паузе).

Таким образом, предлагаемый импульсный

35 стабилизатор позволяет упростить схему при сохранении высокого КПД и снизить уровень излучаемых помех, что дает возможность применить его для портативных радиоприемных

6 устройств, питающихся как от сети, так и автономных низковольтных источников тока.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор напряжения постоМного тока, содержащий транзисторный ключ, соединенный управляющим входом с выходом двухкаскадного предусилителя сигналов на транзисторах разной проводимости, LC0-фильтр, включенный между выходом транзисторного ключа и выводами для подключения нагруз-. ки, частотно-импульсный модулятор на базе мультивибратора на лавинном транзисторе, выход которого соединен со входом двухкаскадного предусилителя сигналов, балансный усилитель рассогласования, выходом подключен. ный через буферный каскад усиления ко входу частотно-импульсного модулятора, а входами— к источнику опорного напряжения и реэистивному делителю выходного напряжения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения схемы при сохранении высокого

КПД и снижения уровня излучаемых при работе- радиопомех, в дроссель LCD-фильтра введе. на дополнительная обмотка, соединяющая коллектор силового ключа с эмиттером указанного предусилителя, а база лавинного транзистора частотно-импульсного модулятора соединена через конденсатор и резисторы с коллектором одного и базой другого транзисторов предусилителя.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 586442, кл. G OS F1/58,,1973.

2. Авторское свидетельство СССР Р 405108, кл. G 05 F 1/56, 1971.

752286

Составитель Л. Стрелкин

Техред Н.Барадулина Корректор Н. Григорук

Редактор Л. Алексеенко

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

Заказ 4742/6 Тираж 956 Подписное

1IHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35,Раушская наб., д. 4/5