Регулятор постоянного напряжения

,ш 5074 Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 15,03,77. Бюллетень М 10Дата опубликования описания 11,04.77 Государственныи комитет Совета Министров СССР по делан изобретений 3) УДК 621.316.7(54) РЕГУЛЯТОР ПОСТОЯН ПРЯЖЕН И электро зования ого на напряистор,Изобретение относится ктехники и предназначено д ль в ключевых стабилизатора нн пряжения.Известны регуляторы постоянногожения, содержащие ключевой транз фильтр и диод.В подобных устройствах для уменьшения коммутационных потерь применяют форсированное запирание силового транзистора с помощью источника, получаемого от преобразователя напряжения или дополнительного источника постоянного напряжения, или специального двухобмоточного дросселя, или выходного напряжения стабилизатора,В силовой цепи известных устройств содержится включенная параллельно входным зажимам через конденсатор фильтра последовательная цепь из дросселя фильтра и перехода коллектор - эмиттер основного транзистора. При этом им свойственны два основных недостатка;для уменьшения коммутационных потерь йеобходим специальный источник, что усложняет схему и уменьшает ее надежность;амплитуда запирающего тока ограничена и не зависит от амплитуды тока нагрузки, что не позволяет уменьшить до минимума коммутационные потери.Из известных устройств наиболее близким является регулятор напряжения, где в качестве дросселя фильтра используется двухобмоточный дроссель, первичная обмотка которого включена последовательно с источником5 входного напряжения и регулирующим транзистором, а вторичная - через диод фильтрапараллельно нагрузке, Для форсированногозапирания регулирующего транзистора применен триггер Шмитта, один из трачзисторов10 которого через диод подключает выходноенапряжение стабилизатора к базе регулирующего транзистора,Однако амплитуда запирающего тока вданном устройстве ограничена, вследствие15 чего возрастают коммутационные потери иснижается к.п,д, регулятора, Кроме того, длясоздания достаточно мощного запирающегоимпульса требуется введение дополнительныхкаскадов усиления,20 Для упрощения схемы и повышения к,п,д.предложенного регулятора напряжения внем база управляющего транзистора черезрезистор соединена со средней точкой резистивно-емкостной цепи, включенной между25 анодом диода фильтра и коллектором основного транзистора.На чертеже приведена принципиальнаясхема регулятора постоянного напряжения,Регулятор постоянного напряжения содер 30 кит основной транзистор 1, управляющий55 бо 05 транзистор 2, источник питания 3, соединенный через первичную обмотку дросселя 4 и основной транзистор с нагрузкой 5, диод фильтра б. Между коллектором основного транзистора и анодом диода фильтра включена цепь, состоящая из конденсатора 7 и резистора 8. Средняя точка этой цепи через ограничивающий резистор 9 подключена к базе управляющего гранзисгора, эмиттерный переход которого шунтирован диодом 1 О. Парал.лельно нагрузке подключен конденсатор фильтра 11. Для отпирания транзистора 1 служит дополнительный источник, подключенный через резистор 12. В процессе работы осуществляются поочередное включение и отключение регулирующего транзистора 1, вследствие чего источник 3 периодически подключается через дроссель 4 и регулирующий транзистор 1 к нагрузке 5.При этом на нагрузке 5 (и конденсаторе фильтра 11) получается постоянное напряжение, величина которого зависит от соотношения между длительностями включенного и выключенного состояний транзистора 1.Коммутация регулирующего транзистора 1 осуществляется с помощью импульсов управления, подаваемых извне на базу управляющего транзистора 2.11 ри подаче положительного импульса на базу транзистора 2 последний отпирается и подключает переход база в эмитт транзистора 1 к отрицательно заряженному выводу конденсатора 11. Транзистор 1 начинает запираться, его коллекторный ток, а следовательно, и ток через первичную обмотку дросселя 4 резко уменьшается, что приводит к изменению полярности э,д.с. на первичной обмотке дросселя 4 и появлению на ней всплеска перенапряжения с полярностью, указанной на чертеже в скобках.На вторичной обмотке дросселя 4 также наводится э.д,с. соответствующей полярности, и начинает протекать ток от вторичной обмотки дросселя 4 через диод 6 и нагрузку 5, Всплеска напряжения не образуется, так как это напряжение ограничено суммой напряжений на конденсаторе 11 и диоде б.Ограничение амплитуды импульса перенапряжения осуществляется с помощью цепи конденсатор 7 - резистор 8,При наличии последней в начальный мо. мент перехода транзистора 1 в запертое состояние появление перенапряжения на его коллекторе приводит к кратковременному увеличению импульса тока через конденсатор 7, который далее протекает по двум це пям: через резистор 8 и через резистор 9 - переход база в эмитт транзистора 2,Увеличенное значение импульса вызывает форсированное отпирание транзистора 2 и, следовательно, форсированное запирание транзистора 1.После окончания переходного процесса транзистор 2 будет удерживаться во включенном состоянии током, протекающим от 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 вторичной обмотки дросселя 4 через резисторы 8, 9 и переход база - 1 эмиттер транзистора 2 (полярность э,д.с, обмоток дросселя 4 показана в скобках). При этом ток от внешнего источника смещения через резистор 12 (ранее поступавший в переход база - эмиттер транзистора 1) будет протекать через транзистор 2.При подаче извне отрицательного импульса управления на базу транзистора 2 последний запирается. После этого ток от внешнего источника смещения через резистор 12 начинает протекать в переход база - эмиттер транзистора 1 и открывает последний.При включениями транзистора 1 меняется полярность э.д.с. на обмотках дросселя 4 (показана без скобок). Запирается диод б, и начинает протекать ток от вторичной обмотки дросселя 4 через резисторы 8, 9 и диод 10. Смещением, образованном на ограничивающем диоде 10, транзистор 2 будет удерживаться в отключенном состоянии до момента прихода следующего положительного импульса управления, после чего описанные процессы повторяются.В случае увеличения тока нагрузки процесс запирания транзистора 1 будет прочсходить так же быстро, как и при малых токах нагрузки. Это объясняется тем, что при больших токах амплитуда импульса перенапряжения, возникающая в момент запирания транзистора 1 на его коллекторе, будет также увеличиваться, Это влечет за собой увеличение тока базы транзистора 2, что форсирует процесс отключения регулирующего транзистора 1, снижает коммутационные потери и позволяет уменьшить число каскадов усиления сигнала управления транзистором 2.Цепь, состоящая из конденсатора 7 и резистора 8, кроме описанного назначения защищает транзистор 1 от пробоя, уменьшая амплитуду импульса перенапряжения в момент закрытия регулирующего транзистора, т. е. наличие этой цепи позволяет увеличить индуктивность рассеяния между обмотками дросселя, что крайне важно для уменьшения коммутационных потерь, вызванных образованием свехртока в момент запирания диода 6,Формула изобретении Регулятор постоянного напряжений, содер жащий подключенную параллельно входным зажимам через конденсатор фильтра цепь образованную первичной обмоткой дросселя фильтра, вторичная обмотка которого соеди-. нена последовательно с диодом фильтра, й переходом коллектор в эмиттер основного транзистора, к базе которого подключен управляющий транзистор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 1 то, с цель 1 о упрошения схемы и повы шения к.п,д., база управляющего транзистора/2 Составитель И. ГалиеваТехред И. Караидашова Корректор Л. Котова Редактор С. Хейфиц Заказ 613/14 Изд. М 296 Тираж 899 Подписное ЦНИ 11 ПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений п открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 через резистор соединена со средней точкой резистивно-емкостной цепи, включенной между анодом диода фильтра и коллекторомосновного транзистора.