Непрерывно-ключевой стабилизаторнапряжения постоянного toka

 

О ПИ

Союз Советских

Социалистических

Республик

САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ о798765

<+ ф 1

К АВТОРСКОМУ СВИ ЮЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 03.04.79 (2! ) 2744346/24-07

51Р к„.з с присоединением заявки Ио

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений. и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230181. Бюллетень М 3 (53) УДК 621.316. .722 . 1 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 01. 81 (72) Авторы изобретения

В. С. Стус и В. К. Ожередов (71) Заявитель

\ (54) НЕПРЕРЫВНО-КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР

НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания устройств автоматики и вычислительной техники, з

Известен непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, в котором непрерывный стабили-затор включен последовательно с импульсным стабилизатором,что вызывает необходимость специальных цепей запуска стабилизатора pl) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения, содержащий источник пита- 15 ния, ключевой регулирующий транзистор Д1.С - сглаживающий фильтр, схему управления ключевым транзистором, непрерывный стабилизатор напряжения постоянного тока с последовательным регулирующим транзистором и схемой управления, выходы которого включены параллельно выходам ключевого стабилизатора, а также реэисторный датчик тока непрерывного стабйлизатора. Причем одна шина питания выполнена общей, а вторая подключена непосредственно ко входу ключевого стабилизатора и через резистивнйй датчик тока непрерывного стабилиэа- 30 тора, включенный на входе схем ygравлания ключевого стабилизатора ко входу непрерывного стабилизатора йапряжения. Этот непрерывно-импульсный стабилизатор обеспечивает получение высоких значений параметров, таких как КПД, выходная мощность, коэффициент стабилизации $2(.

Существенным недостатком данного стабилизатора, влияющим на качествен-. ные показатели, является йайичие ре- зисторного датчика тока непрерывного стабилизатора. В процессе работы этого стабилизатора ток непрерывного стабилизатора изменяется от некоторого своего минимального значечия до максимального,и на резисторном датчике тока создается падение напряжения, величина которого меняется, что приводит к изменению н Разряжения на входе непрерывного стабилизатора, Причем с увеличением тока непрерывного стабилизатора напряжения Hà его входе уменьшается. В результате этого во входном напряжении непрерывного стабилизатора появляется д.=:-.ални ельная переменная составляющая .-. частотой работы ключевого стабилизатора, кото" рая передается на выход и приводит к появления в выходном напряжении

798765 в себя последовательный регулирующий транзистор б и схему 7 управления не- Щ прерывным стабилизатором, содержащую сравнивающий элемент (например дифференциальный усилитель) . Один иэ входов схемы управления подключен к источнику опорного сигнала И непрерывно-импульсного стабилизатора лульсаций с частотой работы ключевого стабилизатора,что ухудшает качественные характеристики устройства.

Цель изобретения - уменьшение уровня пульсаций выходного напряжения и упрощение схемы.

Поставленная цель достигается тем, что в непрерывно-ключевой стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий ключевой регулирующий транзистор, входной силовой зажим которого подключен непосредственно к одной иэ входных клемм, а выходной .силовой вывод через Д).С сглаживающий фильтр — к одной иэ выходных клемм, схему управления ключевым транзисто.ром, выход которого соединен с его управляющим входом, непрерывный стаби лиэатор напряжения постоянного тока с последовательным регулирующим транэистором, выходы которого включены параллельно выходам ключевого стабилизатора, и схему управления непрерывным стабилизатором напряжения, вход которой подключен к выходным клеммам, а выход — к управляющему входу последовательного регулирующего транзистора, введен оптоэлектронный прибор, фотоприемник которого соединен со входом схемы управления ключевым транзистором, а светоизлучатель через резистор включен между входным зажимом ключевого регулирующего транзистора и входом непрерывного стабилизатора напряжения, параллельно упомянутому резистору включен переход база-эмиттер дополнительно введенного транзистора, коллекторно-эмиттерный переход которого подключен параллельно светонэлучателю оптоэлектронного прибора н резистора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого непрерывноимпульсного стабилизатора напряжения.

Непрерывно-импульсный стабилизатор включает в себя ключевой стабилизатор 1 напряжения и непрерывный; стабилизатор 2.

Ключевой стабилизатор 1 содержит ключевой регулирующий транзистор 3, эмиттер которого (вход ключевого стабилизатора) подключен к одной из входных шин, а коллектор через Д).Ссглаживающий фильтр 4 подключен к выходу стабилизатора,а база — к выходу схемы 5 управления ключевым транзистором, представляющим собой пороговый элемент (например, триггер Шмитта) .

Непрерывный стабилизатор 2 напряжения компенсационного типа включает

2©

50 (например стабилитрону), а второй к выходу стабилизатора. Выход схемы

7 управления подключен к базе регулирующего транзистора б.

На входе схемы 5 управления ключевым транзистором включен фотоприемник 8 оптоэлектронного прибора 9, светоиэлучатель 10, (например фотодиод), который через резистор 11 включен между входом ключевого стабилизатора и коллектором регулирующего. транзистора б непрерывного стабилизатора

2. Параллельно светоизлучателю 10 и резистору 11 включен переход коллектор-эмиттер транзистора 12, переход база-эмиттер которого включен параллельно резистору 11.

Непрерывный и ключевой стабилизаторы имеют общую шину и их выходы подключены параллельно нагрузке R

Непрерывно-ключевой стабилизатор напряжения работает следующим образом.

При включении входного напряжения ключевой регулирующий транзистор 3 закрыт. Ток непрерывного стабилизатора 2 стремится к значению, опреде- . ляемому нагрузкой стабилизатора %н .

С увеличением тока непрерывного стабилизатора возрастает ток, протекающий через светоизлучатель 10, и вызывает его свечение.

Световая энергия светоизлучателя воспринимается фотоприемником 8 включенным на входе схемы 5 управлецния ключевым транзистором.

Яркость свечения светоиэлучателя возрастает с увеличением протекающего через него тока, и при определенном значении тока непрерывного стабилизатора 2 срабатывает схема

5 управления, которая включает ключевой транзистор 3.

Одновременно с этим, эа счет падения напряжения на резисторе 11, создаваемым током, протекающим через светонэлучатель 10, открывается транзистор 12, обеспечивающий путь протекания тока непрерывного стабилизатора при дальнейшем его увеличении, минуя светоизлучатель.

В результате этого ток через светоиэлучатель ограничивается на уровне, достаточном для включения и поддержания открытым ключевого транзистора, а основной ток непрерывного стабилизатора, необходимый для поддержания неизменного напряжения на выходных зажимах, протекает через открытый транзистор 12.

После включения ключевого транзистора 3 в нагрузку через ключевой транзистор 3 и дроссель Д1.С сглаживающий фильтр начинает протекать ток, и на выходе непрерывного стабилизатора устанавливается требуемое выходное напряжение. Ток через непрерывный стабилизатор начинает уменьшаться, а следовательно, умень798765 шается ток через светоизлучатель и уменьшается яркость его свечения, и при определенной яркости свечения светоизлучателя схема 5 управления запирает ключевой транзистор З.Пос-. ле запирания ключевого транзистора в нагрузку продолжает поступать ток, обусловленный разрядом индуктивности сглаживающего фильтра через отсекающий диод Д.По мере разряда индуктивности ток разряда уменьшается,а ток через непрерывный стабилизатор возрастает так,что суммарный ток в нагрузке остается неизменным.Ток через непрерывный стабилизатор увеличивается до тех пор, пока вновь не сработает схема 5 управления и не произойдет повторное включение ключевого транзистора 3. Цикл повторяется, и в устройстве устанавливаются устойчивые автоколебания.

При отключенной нагрузке или при минимальном токе нагрузки ключевой стабилизатор отключен, и работает только непрерывный стабилизатор. При большой выходной мощности эа счет выбора порогов срабатываний схемы управления ключевым транзистором среднее значение тока непрерывного стабилизатора можно обеспечить неизменным и незначительным. Потери мощности в непрерывном стабилизаторе при этом незначительны и вместе с потерями мощности в ключевом стабилизаторе составляют потери, определяющие КПД непрерывно-ключевого стабилизатора, которые могут быть такого же порядка, как и ключевого стабилизатора (85-95%). Качественные показатели непрерывно-ключевого стабилизатора (стабильнссгть, пульсации вы- ходного напряжения, выходное сопро- тивление) определяются схемой непрерывного стабилизатора и являются такими же, как и в обычном непрерывном стабилизаторе напряжения постоянного тока, Введение в непрерывно-ключевой стабилизатор напряжения оптоэлектронного устройства позволяет упростить управление ключевым транзистором в соответствии с изменением тока через непрерывный стабилизатор.

Кроме того, введение транзистора, переход база-змиттер которого включен параллельно резистору, соединенному последовательно со светоиэлучателем, а переход эмиттер-коллектор - параллельно светоиэлучателю и резистору, позв<утяет ограничить ток, протекающий через светоизлучатель и тем самым уменьшить величину переменной составляющей входного напряжения непрерывного стабилизатора и уменьшить уровень пульсаций выходноГо напряжения, т.е. улушчить качественные характеристики непрерывно-ключевого стабилизатора.

Формула изобретения

Непрерывно-ключевой стабилизатор напряжения постоянного тока, содержа15 щий ключевой регулирующий транзистор, входной силовой зажим которого подключен непосредственно к одной иэ входных клемм, а выходной силовой вывод через 3LC сглаживающий фильтр »

20 к одной из выходных клемм, схему управления ключевым регулирующим транзистором, выход которой соединен с его управляющим входом, непрерывный стабилизатор напряжения постоянного тока с последовательным регулирующим транзистором, выходы которого подключены параллельно выходам ключевого стабилизатора, и схему управления непрерывным стабилизатором на-. пряжения, вход которой подключен к выходным клеммам, а выход - к управляющему входу последовательно регулирующего транзистора, о т л и ч а юшийся тем что, с целью упрощения схемы и уменьшения уровня пульM саций выходного напряжения, он снабжен оптоэлектронным прибором, фотоприемник которого соединен со входом схемы управления ключевым транзистором, а светоизлучатель через резистор включен между входным зажимом ключевого регулирующего транзистора и входом непрерывного стабилизатора напряжения, параллельно резистору включен переход база-эмиттер дополнительно введенного транзистора, переход коллектор-эмиттер которого подключен параллельно светоизлучателю оптоэлектронного прибора и резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельстэо СССР

9 463957, кл . Q 05 V 1/58, 1972.

2. Китаев В. Е. и др. Электропитание устройств связи. М., Связь, 1975, с. 205, рис. 8-25. ф ..--4Ф,ф ф 4ф, 7987б5

Составитель Е. Финогенов

Техред С.Мигунова Корректор N. Шароши

Редактор Н. Лазаренко

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

Заказ 10029/63 Тираж,, 951 .Подписное

ВНИЧПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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