Импульсный стабилизатор напряжения

 

СПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к автоискомм свидвтедьству

Союз Советских

<» 752297

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.06.78 (21) 2635438/24-07 (51) М. Кл з О 05 F 1/58 с пр,исоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (53) УДК 621.316.7;22. .1 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.09.80 (72) Авторы изобрететвия Б. Я. Ханин, Ю. П. Борзов, В. И. Федоров и В. М. Баркова ° —. т," (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫИ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится пс области радиоэлектроники и может использоваться в ка. честве стабилизированного источника питания в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен импульсный стабилизатор напряжения, содержащий составной регулирующий транзистор, 1.CD-фильтр на выходе стабилизатора, датчик TQIKB, триггер Шмитта (1).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является импульсный стабилизатор напряжения, содержащий последовательно включенные в силовую шину составной регулирующий элемент на си-, ловом и управляющем транзисторах различного типа проводимости, датчик тока и дроссель выходного LCD-фильтра, блок управления, выход которого подключен к управляющему выходу регулирующего элемен та, а вход к средней точке выходи ого резистивного делителя, резисторы и конденсатор (2). & j

Недостатком схемы является отсутствие самозапуска схемы после исключения короткого замыкания на выходе или устранения перегрузки, необходимость плавной подачи напряжения питания для исключения ложного срабатывания схемы защиты, значительная разность между максимальным рабочим током и заданным током перегрузки.

Цель изобретения — защита стабилизатора от перегрузок по тюку и короткого замыкания на выходе стабилизатора и обеспечение самозапуока стабилизатора после устранения короткого замыкания или после подачи напряжения питания.

Цель достигается тем, что в импульсном

l0 стабилизаторе напряжения между коллектором силового и эмиттером управляющего транзисторов включен датчик тока, эмиттер управляющего транзистора соединен с вход ным выводимом и эмиттером первого введен15 ного транзистора, нмеющего одинаковый с управляющим тип проводимости, база первого транзистора через первый резистор подключена ix коллектору силового транзистора, коллектор первого транзистора чс20 рез конденсатор подключен к коллектору силового транзистора и непосредственно к эмиттеру второго введенного транзистора. имеющего одинаковый с первым транзистором тип проводимости, база второго транзистора соединена с коллекторам силового транзистора и через второй резистор с коллектором третьего введенного транзистора, имеющего одина ковый с силовым транзистором тип проводимости, база третьего транзистора через третий резистор соеди752297

65 иена с коллектором второго транзистора, эмиттер третьего транзистора подключен ко входу блока управления.

На чертеже представлена принцип иальпая электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения.

Стабилизатор содержит последовательно включенный в силовую шину составной регулирующий элемент на силовом 1 и управляющем 2 транзисторах, выходной LCDфильтр 8, блок управления 4, состоящий из дифференциального усилителя 5, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения 6, а другой к средней точке выходного резистивного делителя 7, из формирователя импульсов 8, включенного между выходом дифференциального усилителя

5 и коммутирующим транзистором 9, кроме того, стабилизатор содержит первый транзи"тор 10, база которого через резистор 11 соединена с коллектором силового транзистора, а эмиттер с входным выводом, кон,.енсатор 12, включенный между коллекторами силового и первого транзисторов, вто ой транзистор 18, база которого через резистор 14 соединена с треть им транзистором 15, база которого в свою очередь соединена через резистор 1б с коллекторам

«торого транзистора, а эмиттер со входом

>лока управления 4, датчик тока 17, включенный между эмиттером управляющего ранзистора 2 и коллектором силового тран., истора 1.

Схема импульсного стабилизатора представляет собой замкнутую аистему автоматического регулирования, в которой с по яощью дифференциального усилителя 5 осуществляется непрерывное сравнение вы ходного напряжения U,„,, с опорным, задаваемым источником опорного напряжения, через резистивный делитель 7, включен« ый на выходе стабилизатор а.

Формирователь импульсов 8 представляет собой релсйный элемент на базе триггера Шмитта; который срабатывает в мо. ент, когда сигнал ошибки достигает определенной величины. Точность поддержания

«ыходногб напряжения определяется на:.ряжением срабатывания и отпускания григгера ;Шмитта и коэффициентом усиле ния дифференциального усилителя. Усиление мощности импульсов, поступающих с выхода формирователя 8 осуществляется коммутирующим транзистором 9, кюторый ,:правляет составным репулирующим элементом на силовом транзисторе:1 и управляющем транзисторе 2, Стабилизатор работает следующим об разом.

В течение времен и открытого состояния транзисторов 1 и 2 через резистор 17 про-екает ток, определяемый сопротивлением .агрузки. Резистор 17 выполняет в схеме

".табплизатора две функции: является дат:.иком тока для ограничения и защиты от

25 зо

40 короткого замыкания и обеспечивает режим насыщения транзистора 1.

Кюгда падение напряжения на резисторе

17 достигает величины, соответствующей заданному току ограничения, отпирается транзистор 10, через который происходит заряд конденсатора 12.

В течение времени закрытого состояния транзисторов,1 и 2 падение напряжения на резисторе 17 отсутствует, транзистор 10 закрыт, и конденсатор 12 разряжается через ,коллекторный переход транистора 10 и резистор 11. В установившемся режиме напряжение на конденсаторе 12 пропорционально заданному таку ограничения, прак тически равно падению напряжения на резисторе 17 до момента отпирания транзистора 18, не зависит от изменения входного напряжения и стабильно в широком температурном диапазоне, благодаря незначи тельному изменению напряжения коллектор — эмиттер транзистора 10. Изменением номинала резистора 17 устанавлива ется напряжение на конденсаторе 12, при котором отпирается транзистор 18 усилителя на транзисторах 18 и 15 различного типа проводимости. Благодаря наличию положи тельной обратной связи через резистор 14 обеспечивается возможность установления минимальной разности между максимальным рабочим током и заданным током ограничения. В oTKpbITolè состоянии транз исторов 18 и 15 между входом стабилизатора и вторым входом дифференциального усилителя 5 включается источник така, который переводит импульсный стабилизатор в режим стабилизации тока нагрузки. При этом увеличение тока нагрузки выше заданного (из-за уменьшения сопротивления нагрузки) приводит к соответствующему уменьшению выходного напряжения — время открытого состояния ключа при этом уменьшается.

В режиме короткого амыкания ключ ими: льсного стабилизатора не закрывается, а время его открытого состояния определяется времязадающей цепью, состоящей из конденсатора 12 и параллельно включенных резистора 11 и перехода коллектор — эмиттер транзистора 10. Время закрытого состояния ключа определяется в основном цепью, состоящей из конденсатора 12, и перехода база — эмиттер транзистора 18. Ам плитуда импульсного тока короткого замыкания, протекающего через силаповой транзистор, и ток, потребляемый схемой от источника питания, в режиме xopomoro замыкания определяется индуктивностью дросселя фильтра. Ток, потребляемый от источHHIKB питания в режиме короткого замыкания во много раз меньше рабочего тока, После устранения короткого замыкания или снятия нагрузки (увеличения сопротивле ния нагрузки до номинального), происходит автоматический переход стабилизатора в

?52297

Формула изобретения

Составитель С. Горбачева

Техред А. Камышникова

Редактор Г. Улыбина

Корректор С. файн

Заказ 847/1013 Изд. № 368 Тираж 955 Подписное

НПО «Поиск > Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фнл. пред. «Патент» режим стабилизации напряжения, так как падение напряжения на датчике тока становится меньше необходимого для включения времязадающей цепи и подключения источника тока между входом стабилизатора и входом дифференциального усили теля.

Предлагаемая схема ограничения тока и защиты от которого замыкания и само запуска стабилизатора позволяет существенным образом упростить схемы импульсных стабилизаторов с двухпозиционным ре гулированяем и повысить их КПД

Импульсный стабилизатор напряжения, содержащий последовательно включенные в силовую шину составной регулирующий элемент на силовом и управляющем транзисторах различного типа проводимости, датчик тока и дроссель выходного LCDфильтра, блок управления, выход которого подключен к управляющему выводу регулирующего элемента, а вход — к средней точ ке выходного резисторного делителя, резис торы и конденсатор, отлич ающийся тем, что, с целью защиты стабилизатора от перегрузок по таку и короткого замыкания и обеспечения самозапуска между коллектором силового и эмиттером управляющего транзисторов, включен датчик тока, эмиттер управляющего транзистора соединен с входным выводом и эмиттером первого вве

5 денного транзистора, имеющего одинаковый с управляющим тип проводимости, база первого транзистора через первый резистор подключена к коллектору силового транзистора, коллектор первого транзистора через

10 конденсатор подключен к коллектору силового транзистора и непосредственно к эмиттеру второго введенного транзистора, имеющего одинаковый с первым транзистором тип проводимости, база второго тран15 зистора соединена с коллекторм силового транзистора и через второй резистор с коллектором третьего введенного транзистора., имеющего одинаковый с силовым транзистором тип проводимости, база третьего

20 транзистора через третий резистор соеди-, нена с коллектором второго транзистора, эммитер третьего транзистора подключен ко входу блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент СШЛ № 4017789, кл. 323-17, 1977.

2. Заявка ФРГ № 2061403, кл. G 05 F

30 1/58, 1977.