Стабилизатор постоянного напряжения

 

ОП ИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубкик (ii 763868 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.03.78 (21) 2587284/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кл з б 05 F 1/56

Гееудерстееииый кекетет

Опубликовано 15.09.80. Бюллетень №34 (53) УДК 621.316. .722.1 (088.8) де делам езе5ретевий н етхемтнй

Дата опубликования описания 25.09.80 (72) Авторы изобретения

В. H. Крнницын, Е. Е, Михайлов и А. М. Репин (71) Заявитель (54) СТАБИЛЙЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к средствам поддерживания постоянного напряжения и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Известен стабилизатор постоянного тока с непрерывным регулированием 11).

Недостатком применения стабилизаторов напряжения с непрерывным регулированием является необходимость их расчета на максимальный ток нагрузки, при этом потери достигают значительной величины и требуются большие площади поверхности теплоотводящих радиаторов для регулирующих транзисторов, что приводит к увеличению массы и габаритов системы вторичного электропитания в целом. Кроме того, низкий КПД подобных устройств снижает время полезного функционирования объектов при использовании в качестве первичной сети аккумуляторных батарей без возможности подзарядки.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный в одну из силовых шин регулируюший элемент, входом соединенный с входным выводом, а выходом — с первым выводом накопительного дросселя и через коммутирующий диод — с общей шиной, узел управления, входом подключенный к второму. выводу накопительного дросселя, а выходом — к базе управляющего транзистора н через последовательно соединенные первые резистор н конденсатор к выходу регулирующего элемента, коллектор управляющего транзистора подсоединен к точке соединения последовательной цепочки, состоящей из параллельно соединенных вторых резистора и конденсатора, подключенных к управляющему входу регулирующего элемента и третьего резистора, подключенного к общбй шине, а эмиттер — к входному выводу 12).

Однако в известном стабилизаторе невозможно получить малый уровень пульсаций выходного напряжения и низкий уровень наводимых помех даже при малых значениях тока нагрузки, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей стабилизатора напряжения путем уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения при значениях тока нагрузки меньше установленt

НОГО уроВНЯ.

763868

4 крыт, а регулируюгций составной элемент транзистора 1, 2 открыт и насыщен.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения введен датчик тока, включенный между вторым выводом накопительного дросселя и выходным выводом, выход которого соединен с входом введенного прерынателя, выходом подключенного параллельно накопительному дросселю.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий составной элемент на транзисторах 1, 2, управляющий транзистор 3, коллектор которого подключен к базе транзистора 2 через цепочку из параллельно соединенных конденсатора 4 и резистора 5, резистор смещения 6, последовательно соединенные ре, зистор 7 и конденсатор 8, включенные меж ду коллектором регулирующего и базой уп. равляющего транзисторов, сглаживающий фильтр,. включенный последовательно с»агрузкой и состоящий из коммутирующего . диода 9 и накопительного дросселя 10, прерывятел > 11, включенный параллельно накопительному дросселю, усилитель постоянного тока со схемой сравнения 12, выход которого соединен с базой управляющего транзистора, источник 13 опорного (эталонного) напряжения, датчик 14 тока нагрузки, включенный последовательно с нагрузкой, делитель выходного напряжения, состоящий из резисторов 15, 16 конденсатор 17 сглаживающего фильтра.

Устройство работает следующим образом.

При токе нагрузки, меньшем установленного уровня, датчик .14 тока воздействует на прерыватель 11 так, что накопительный дроссель электрически замкнут накоротко. При этом режим автоколебаний не возникает и регулирующий составной элемент на транзисторах 1, 2 работает н непрерывном (линейном) режиме регулирования.

Непрерывный сигнал управления регулирующим элементом снимается с усилителя постоянного тока со схемой сравнения 12 и представляет собой усиленную разность выходного и опорного напряжений.

Величина пульсаций выходного напряжения незначительна, а наводимые в нагрузку помехи практически отсутствуют.

При поныцгенин током нагрузки заданного уровня датчик !4 воздействует на прерыватель 11 таким образом, что цепь прерывателя, включенного параллельно дросселю, разомкнута, при этом регулирующий составной элемент на транзисторах 1, 2, управляющий транзистор 3 и конденсатор 8 образуют схему несимметричного мультивибратора, работающего в режиме антоколебаний. Когда управляющий транзистор 3 открыт и насыщен, регулирующий составной элеме»т на транзисторах (, 2 закрыт, в следующий полупериод транзистор 3 заВремя открытого состояния регулирующего элемента определяется постоянноЙ времени разряда конде»сатора 8 через транзистор усилителя постоянного тока со схемой сравнения 12, следовательно зависит от разности части выходного напряжения, получаемого с делителя напряжения, состоящего из резисторов 15, 16, и опорного напряжения, получаемого с источника опорного напряжения.

Частота коммутации определяется резистором 7 . и конденсатором 8 время-задающей цепи, индуктивностью дросселя 10 и величиной емкости конденсатора 17.

Таким образом, регулирование осуществляется изменением времени проводящего состояния (скважности импульсов несимметричного мультивибратора) регулирующего составного элемента н зависимости от величины выходного напряжения стабилизатора.

С»омощью фильтра, состоящего из ко-«>мутирующего диода 9, дросселя 10, конденсатора 17 осуществляется демодуляция последовательности импульсов н постоянное напряжение заданной величины. Цепочка из параллельно соединенных конденсатора 4 и резистора 5 обеспечивает надежное запирание регулирующего элемента на транзистор 1, 2 в один из полупериодов.

КПД устройства при значительном увеличенном токе достаточно велик, а регулирующий элемент не требует увеличения поверхности радиатора в связи с работой н импульсном pе?к имd

Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе постоянного напряжения, при тоге нагрузки, не превышающем заданного значения, пульсации выход»ого напряжения имеют незначительную неличину, помехи, наводимые от стабилизатора н нагрузку., практически отсутствуют, а при превышении тохом нагрузки установленного уровня и многократном его увеличении КПД устрОйстня резко возрастает, мясся же H габариты остаются неизменными и меньше, чем у существу ощих аналогов.

Отличительной особенностью предлагаемого стабилизатора напряже»ия является постоянство абсолютной величины выходного напряжения в обоих указанных режимах работы. В качестве управляемого»рерывателя могут быть использованы герконы, контакты токового реле, тиристорные и транзисторные схемы.

Фориула изобретения

Стяби зизатОр постоянного напри?Кения& содержащий вкл оченный н Одну из силовых шин регулирующий элемент, входом соединенный с входным выводом. а вы"".oëîì—

763868

Ф—

Составитель С. Горбачова

Редактор И.Шубина Текред К. Шуфрич Корректор Н. Стен

Заказ 628 i/4 ) . Тираж 95б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитете СССР по .делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патентэ, r. Ужгород, ул. Проектная, 4. с первым выводом накопительного дросселя и через коммутирующий дирд — с общей шиной, узел управления, входом подключенный к второму выводу накопительного дросселя, а выходом — к базе управляющего транзистора и через последовательно сое > диненные первые резистор и конденсатор— к выходу регулирующего элемента, коллектор управляющего транзистора подсоединен к точке соединения последовательной цепочки, состоящей из паралельно соединенных вторых резистора и конденсатора, подключенных к управляющему входу регулирующего элемента и третьего резистора, подключенного к общей шине, а эмиттер — к входному выводу, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей пу43 тем уменьшения пульсаций выходного на пряжения при значениях тока нагрузки меньше установленного уровня, в него введен датчик тока, включенный между вторым выводом накопительного дросселя и выходным выводом, выход которого соединен с входом введенного прерывателя, выходом подключенного параллельно накопительному дросселю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. Под ред. С. Д. Додика и И. И. Гальперина. М., Сов радио, !969, с. 98.

2. Полупроводниковые приборы в технике электросвязи, под ред. И. Ф. Николаев-ского М., Связь. 1972, вып. 10, с. 210, рис. 5.