Стабилизатор постоянного напряжения

)5 605 Р 1/5 ОСУДАРСТВЕЮЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВУ повышение качества стабилизации путем улучшения условий выключения силовых транзисторов при одновременном повышении КПД. Это достигается введением дополнительного трансформатора 10 и выпрямителя 13 с емкостным фильтром 15, При этом обеспечивается шунтирование транзисторного регулирующего элемента 1 при его выключении конденсатором фильтра 15. Этим достигается уменьшение скорости нарастания напряжения на коллекторах транзисторов в регулирующем элементе 1 в процессе выключения. Избыточная энергия, накапливаемая в конденсаторе, передается в нагрузку, что и обеспечивает повышение КПД. 1 ил. Бюл. %34ьное научно-производственн. 0 05 Р 1/44, 1980,ИЗАТОР ПОСТОЯННОГО Н ни тан ью ополнительс первичной деныатор 10откаммитела 14 В стабилизатор еэ ный силовой трансформ 11 и вторичной 12 обм тельный силовой выпр щий из диодного мос фильтром 15 на выходе Изобретение относится к элекротехнике и может найти применение для питания радиоэлектронной аппаратуры общего применения, в частности блоков ЭВМ.Целью изобретения является повышение качества стабилизации путем улучшения условий выключения силовых транзисторов при одновременном повышении КПД.На чертеже прив аи дополни, состоя- емкостным При этом регулирующий элемент 1 включен последовательно с первичной обмоткой 3 трансформатора 2 между выводами 16, 17 для подключения источника переменного тока. Вход основного силового выпрямителя 5 (т.е. диагональ переменного тока моста 6) подключен к вторичной обмотке 4 трансформатор 2, Вход элемента 8 сравнения подключен к выводам 18, 19 для подключения нагрузки, Выход элемента 8 через блок 9 сравнения соединен с управляющим входом регулирующего элемента 1. едена схема стабилиз тора.Стабилизатор постоянного на содержит ключевой транзисторн рующий элемент 1, основной сило форматор 2 с первичной 3 и вт обмотками, основной силовой вы 5, состоящий из диодного моста 6 7, имеются также элемент 8 ср ок 9 управления,пряжения й регулиВой трансоричной 4 прямитель и фильтра авнения и(2) 4729608 (22) 15.08.89 (46) 15.09.91 (71) Централ обьединение (72) В.С,Уман (53) 621.316.7 (56) Авторско М 830363, клАвторско М 817677, кл (54) СТАБИЛ П РЯЖЕНИЯ (57) Изобрет точникам пи туры. Цел тносится к вторичным исразличной радиоаппаразобретения являетсяВ отличие от прототипа вход выпрямителя 13 (т,е. диагональ переменного тока моста 14) подключен к вторичной обмотке 12 трансформатора 10, первичная обмотка 11 которого подключена параллельно регулирующему элементу 1. При этом выходы выпрямителей 5 и 13 включены последовательно и согласно между выводами 18, 19 для подключения нагрузки.Регулирующий элемент 1 может быть выполнен на основе какого-либо известного схемного решения. Так, например, он может содержать два силовых транзистора 20, 21, диоды 22 - 25, трансформатор 26 с обмотками 27, 28, 29, диодный мост 30, управляющий транзистор 31 и резисторы 32, 33, Фильтр 7 имеет индуктивйый вход.Элемент 8 сравнения может быть выполнен на основе какого-либо известного схемного решения. Так, он может содержать датчик 34 выходного напряжения Евых, существующего на выходах 18, 19, дифференциальный усилитель 35, делитель 36 напряжения и диод 37,Блок 9 управления может быть выполнен на основе какого-либо известного схем- ного решения. Так, например, он может содержать датчик 38 амплитуды напряжения Еп питания, состоящий из трансформатора 39 и двухполупериодного выпрямителя 40 без фильтра, компаратора 41, токоограничивающего резистора 42 и диода 43,Стабилизатор работает следующим образом,В начале положительного полупериода напрякения питания Еп("плюс" на шине 16) транзистор 31 заперт, а транзистор 20 насыщается под действием напряжения положительной полярности, поступающего наего базу от левой крайней секции обмотки 27 трансформатора 26, Трансформатор 21 заперт. При этом к обмотке 28 через токоограничивающий резистор 32 прикладывается напряжение Еп. Ток от вывода 16 протекает через транзистор 20, среднюю секцию обмотки 27, диод 23 и обмотку 3 квыводу 17. Обмотка 11 трансформатора 10 замкнута практически накоротко, поэтому напряжение на обмотке 12 близко к нулю,Секции обмотки 27 трансформатора 26 включены согласно, поэтому за счет действия положительной обратной связи ток базы транзистора 20 оказывается пропорциональным току, протекающему через обмотку 3 трансформатора 2 и через среднюю секцию обмотки 27. Этим обеспечивается так называемое пропорционально-токовое уп равление транзистором 20 (во время отрицательного полупериода напря 5 10 15 20 30 35 40 45 жения Еп аналогичным образом осуществляется управление транзистором 21),Напряжение на обмотке 4 возрастает,чем обеспечивается дозаряд фильтра 7 через выпрямитель 6. Напряжение на фильтре7 через выпрямитель 14 поступает на выводы 18, 19, к которым подключена внешняянагрузка. Часть выходного напряжения Евахчерез датчик 34 в виде делителя поступаетна инвертирующий вход дифференциального усилителя 35, где сравнивается с опорным напряжением ео, поступающим нанеинвертирующий вход, На выходе усилителя 35 вырабатывается напряжение ошибкиЕ, которое поступает через делитель 36 ввиде напряжения на инвертирующий входкомпаратора 41. На его неинвертирующийвход поступает напряжение от выхода датчика 38 амплитуды, пропорциональное амплитуде напряжения Еп питания. В моментравенства напряжений на выходе компаратора 31 появляется положительный импульсЕ 41, который насыщает транзистор 31. В результате обмотка 29 оказывается замкнутойнакоротко через мост 30 и транзистор 31 навсе время Т 41 существования импульса Е 41,В результате оказывается замкнутым накоротко и база;эмиттерный переход транзистора 20, что обеспечивает его запирание навремя Т 41. Как следствие, напряжение Ез наобмотке 3 трансформатора 2 приобретаетформу синусоиды с "вырезанной" центральной частью,Запирание транзистора 20 вызываетпрекращение протекания тока через регулирующий элемент 1. Этот ток теперь (в течение интервала времени Т 41) будет протекатьчерез включенные последовательно обмотки 11 и 3 трансформаторов 10 и 2. Амплитуданапряжения Ез оказывается меньшей, чемамплитуда вне интервала Т 41, С целью передачи энергии в нагрузку в этих условияхнеобходимо, чтобы фильтр 7 имел индуктивный вход.В итоге достигается уменьшение амплитуды пульсаций, поскольку частота пульсаций оказывается в шесть раэ более1высокой, чем частота сети. Напряжение наобмотке 11 трансформатора 10 после двухполупериодного выпрямления в выпрямителе 14 поступает на конденсатор 15фильтра.Итак, в момент выключения транзистора 20 к нему через трансформатор 10 и выпрямитель 14 подключается конденсатор15, имеющий емкость С 15. Постоянная времени Т, с которой нарастает напряжение наколлекторе запирающегося транзистора 20,определяется, какгде Йн - сопротивление нагрузки;п 1 о - коэффициент трансформациитрансформатора 10.Для оптимизации режима выключениятранзистора необходимо выполнение условияТ (520) Твыкл,где твыкл - время выключения,Это обеспечивается путем выбора величины С 15. Разряд емкости С 15 осуществляется на нагрузку, чем обеспечиваетсяповышение КПД. Таким образом обеспечивается улучшение условий выключениятранзистора 20. Траектория выключения,т.е, сочетание величин тока коллектора инапряжения коллектор - эмиттер в каждыйданный момент времени не выходит эа границы области безопасной работы, оговариваемой в технических условиях,Во время отрицательного полупериоданапряжения питания Еп описанные вышепроцессы повторяются с той лишь разницей,что ток 1 з через обмотку 3 протекает черезтранзистор 21 и диод 22. Транзистор 20 идиод 23 при этом заперты, Диоды 24, 25ограничивают амплитуду отрицательныхимпульсов на базах транзисторов 20, 21.При выключении транзистора 21 во время отрицательного полупериода конденсатор 15 аналогично описанному вышеобеспечивает оптимизацию режима выключения,Стабилизация выходного напряженияЕвых дости га ется сл едую щим образом.Пусть появляется тенденция к увеличениювыходного напряжения Евых относительнозаданного номинала, например, из-за увеличения напряжения питания ЕпТогда напряжение ошибки на выходеделителя 36, пропорциональное напряжению на выходе усилителя 35, начнетуменьшаться. Как следствие, начнет увеличиваться длительность Т 41 импульса Е 41 на выходе компаратора 41. Это приведет к уменьшению амплитуды напряжения Ез, Соответственно, напряжение Евы, будет уменьшаться до тех пор, пока не достигнет 5 вновь заданного номинала, Коэффициенттрансформации у трансформатора 12 отношение числе витков обмоток 11 и 12) должен при этом быть в 1,5-3 раза больше, чем коэффициент трансформации у трансфор матора 2. ф о р мул а и зоб рете н и я Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий ключевой транзисторный 15 регулирующий элемент, включенный последовательно с первичной обмоткой основного силового трансформатора между выводами для подключения источника пере.менного тока, основной силовой выпрями тель, входом подключенный к вторичнойобмотке основного силового трансформатора, выводы для подключения нагрузки, к которым подключен вход элемента сравнения, выход которого через блок уп равления соединен с-управляющим входомрегулирующего элемента, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества стабилизации путем улучшения условий выключения силовых транзисторов при одно временном повышении КПД, в него введеныдополнительные силовой трансформатор и выпрямитель с емкостным фильтром, при этом вход дополнительного выпрямителя подключен к вторичной обмотке дополни тельного трансформатора, первичная обмотка которого подключена параллельно регулирующему элементу, причем основной силовой выпрямитель снабжен Г-образным С-фильтром, а выходы основного и допол нительного выпрямителей соединены последовательно и согласно и использованы в качестве выводов для подключения нагрузки.1677701 Ры Ю Составитель С. ЧернышеваТехред М.Моргентал, Корректор Т. Мале едакто юкин з 31 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гага01 5 Тираж 192 ПодписноеПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5