Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п>951267 (6t) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.11.80 (21) 3009202/24-07 (S1) M Na 3 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

)S3) УДК621,316. .722.1(088.8) Опубликовано 150882, Бюллетень ¹30

Дата опубликования описания 15.08.82 Ф (72) Автор изобретения

В.И.Сеньков

Чувашский государственный. Университет им. И.Н.Ульянова (71) Заявитель (5 4) ИИПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, LC-фильтр, коммутирующий диод и дополнительный диод, включенный в проводящем направлении последовательно с коммутирующим диодом и параллельно обмотке вспомогательного дросселя (1J .

Недостатком этого стабилизатора является лишь незначительное уменьшение амплитуды выброса сквозного тока через ключевые элементы импульсного стабилизатора и снижЕние потерь мощности при включении регулиру ющего транзистора за счет потерь равной мощности в дополнительном диоде, причем неизбежны перенапряжения на регулирующем транзисторе в моменты его выключения.

Наиболее близким техническим решением является импульсный стабилизатор, содержащий включенный последовательно в силовую шину регулирующий транзистор, управляющим входом подключенный к выходу широтно-импульсного модулнтора, DLC-фильтр и цепь запирания диода DLC-фильтра, включающую в себя первый диод и вспомогательный транзистор, входом подключенный к формирователю импульсов, опережающих импульсы управления регулирующим транзистором t2l.

Недостатком этого стабилизатора является наличие броска сквозного тока во входной цепи стабилизатора при включении, что является причиной значительных высокочастотных помех.

Цель изобретения — уменьшение уровней производимых высокочастотных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор постоянного напряжения, в эапирающук цепь введен коммутирующий конденсатор и последовательная цепь из второго диода и зарядного резистора, причем коммутирующий конденсатор подключен параллельно диоду DLCфильтра через вспомогательный транзистор и первый диод, один вывод введенной последовательной цепи под- ключен к общей точке вспомогательного транзистора и коммутирующего кон О денсатора, а другой вывод — к общей

951267 точке регулирующего транзистора и дросселя DLC-фильтра.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип действия стабилизатора, на фиг, 3 представлены осциллограммы: тока коллектора регулирующего транзистора предложенного стабилизатора i<„, напряжения на регулирующем транзисторе Икэда, тока коллектора вспомогательного транэисгора i<+ и напряжения на вспомогательном транзисторе U 6(осциллограмглы напряжений перевернуты относительно нулевой оси из-за использова15 ния двухлучевого осциллографа). Выброс сквозного тока через регулирующий транзистор в момент включения отсутствует, нарастание тока коллектора начинается при напряжении,в

3 раза меньшем величины напряжения источника питания. На фиг. 4 представлены совмещенные осциллограммы процессов вклкчения и выключения регулирующих транзисторов известного стабилизатора (фиг.4a) и предложенного стабилизатора (фиг.46).

Импульсный стабилизатор напряжения содержит регулирующий транзистор 1, коммутирующий диод 2, 1,С-фильтр, состоящий из дросселя 3 и конденсатора

4, подключенную к выходу фильтра нагрузку 5, вспомогательный транзистор б, подключенный эмиттером через первый диод 7 к катоду коммутирующего диода 2, коллектором — к заряд- 35 ному резистору 8 и коммутирующему конденсатору 9, другой вывод зарядного резистора 8 через второй диод 10 подключен к катоду коммутирующего диода 2, а другой вывод коммутирую- 4Q щего конденсатора 9 подключен к аноду коммутирующего диода 2. Входы регулирующего и вспомогательного транзисторов подключены, соответственно, к выходам широтно-импульсного 45 модулятора 11 и формирователя управляющих импульсов 12, входы которых в свою очередь, подсоединены к выходу задающего генератора тактовых импульсов 13, а второй вход шиРотноимпульсного модулятора 11 подключен к выходу стабилизатора.

Принцип действия стабилизатора поясняется временными диаграммами на фиг. 2. Задающий генератор тактовых импульсов 13 вырабатывает последовательность коротких импульсов (1иб 1-2 мкс), следующих с постоянной частотой К = вЂ, задний фронт

T которых синхронизирует работу широтно-импульсного модулятора 11 и определяет моменты появления импульсов управления регулирующим транзистором 1. До момента времени t = t регулирующий транзистор 1 открыт и на- 65 сыщен, на входе 1С-фильтра присутствует почти полное напряжение источника питания U р= Е - Цк кэ нас.

Коммутирующий кондейсатор 9 через разрядный резистор 8 и диод 10 заряжается до напряжения источника питания uc = Š— Uкэ иас. В момент времени 1 = t„, определяемый режимом стабилизации, регулирующий транзистор

1 запирается, отпирается коммутирующий диод 2, а зарядная цепь резистор 8 — диод 10 размыкается за счет изменения полярности напряжения на дросселе 3. Процессы, протекающие в силовых цепях стабилизатора на интервалах времени t 8 t«аналогичны процессам в обычном импульсном стабилизаторе напряжения. В момент времени t = t, непосредственно перед подачей управляющего сигна1 ла на регулирующий транзистор 1, на,вспомогательный транзистор б подается короткий управляющий сигнал, длительность которого в несколько раз превышает время рассасывания избыточных носителей заряда, накопленных в базе коммутирующего диода

2. Вспомогательный транзистор б отпирается, и запирающее напряжение — Š— U > H+ на коммутирующем конденсаторе 9 через насыщенный вспомогательный транзистор б и диод

7 прикладывается к коммутирующему диоду 2 (ток транзистора б ограничен активным сопротивлением контура коммутации), чем обеспечивается форсированное эапирание коммутирующего диода 2 до момента отпирания регулирующего транзистора 1. В момент отпирания регулирующего транзистора 1 (t = t>) к нему приложено напряжение, равное разности напряжений источника питания и напряжения на комлутирующем конденсаторе 9, которое к моменту времени t = t уменьшается с величины Uñ = F — Uêý, до величины зависящей от емкост л коммутирующего конденсатора 9 и тока нагрузки стабилизатора.

Таким образом, в предложенном импульсном стабилизаторе (фиг.4 ) полностью устраняется выброс сквозного тока, высокочастотные колебания тока отсутствуют, нарастание тока начинается при леньшем напряжении на транзисторе (в три раза меньше напряжения источника питания). При выключении регулирующего транзистора перенапряжений на нем не возникает. Потери мощности в дополнительном транзисторе незначительны, так как он включается на короткое время по отношению к длительности периода управляющих импульсов (—..—,— = О, 04) .

-t«6

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, co,öåpæà ièé нключен951267

10 фиг.! ный последовательно в силовую шину регулирующий транзистор, управляющим входом подключенный к выходу широтно-импульсного модулятора, DLC-фильтр и цепь запирания диода DLC-фильтра, включающую в себя первый диод и вспомогательный транзистор,.входом подключенный к формирователю импульсов, опережающих импульсы управления регулирующим транзистором, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения уровней производимых высокочастотных помех, в запирающую цепь введены коммутирующий конденсатор и последовательная цепь из второго диода и зарядного резистора, причем коммутирующий конденсатор подключен параллельно диоду DLCфильтра через вспомогательный транзистор и первый диод, один. вывод введенной последовательной цепи подключен к общей точке вспомогательного транзистора и коммутирующего конденсатора, а другой вывод — к общей точке регулирукщего транзистора и дросселя DLC-фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9629531, кл. G 05 F 1/56, 1977.

2. Грейвер Е.С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока.

М,, "Связь", 1970, с. 108, рис. 62.

951267

1А/дрл

f0B Реп À /дел

Н9б

108 /Щ

Рие."Х

1 р 50тл

4 8пп

Она Awn

/А/у„

ttt tt!e en

МА»

02 кчс/den

<р Awn

1Я /щ

t0 8, Рыл

Редактор А.Гулько

Заказ 5945/53 Тираж 914 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Lp 8ил

Vsa Ь л

О, Х мис р л

9MB +

Составит ель О. Мещеряков а

Техред С.Мигунова Корректор A,ÃÐèöåíêo