Импульсный стабилизатор напряжения

1 ц 545976 Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 25.03.77(51) Ч.К т6 05 Г 1/56 тосударственный комитет Совета Министров СССР во делам изобретенийн открытий 153) УДК 621.316.722.1(72) Автор изобретения А. С. Баскин Научно-исследовательский институт управляющих вычислительных машин(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к области промышленной электроники и может найти применение в устройствах электропитания средств вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры,Известен импульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий транзистор и импульсный трансформатор, однако в нем ограничена рабочая частота переключения значениями порядка 3 - 5 кгт 1 111.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является импульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий орган в виде параллельно включенных транзисторов с импульсными трансформаторами, обмотки управления которых одними концами подключены к дополнительному источнику, а другими - к коллекторным цепям управляющих транзисторов, базовые цепи которых связаны с узлом управления, состоящим из элемента сравнения выходного напряжения стабилизатора с опорным и широтно-импульсного модулятора 2. К недостаткам известного устройства следует отнести определенное усложнение схемы из-за введения триггера с цепями запуска и питания для обеспечения поочередной работы включенных параллельно транзисторов регулирующего органа. Цель изобретения - упрощецце схемыстабилизатора.Поставленная цель достигается тем, чтоколлекторы ц базы управляющих транзисторов взаимно соединены между собой через резисторы, причем базовые цепи управляющих транзисторов подключены к выходу узла управления.На фиг. 1 прцведеца схема импульсного 10 стабилизатора; на фцг, 2, 3 - эпюры напряжений и токов, поясняющие работу стабилизатора,Импульсный стабилизатор напряжения со держит регулирующий орган в виде параллельно включенных транзисторов 1, 2 с импульсными трансформаторами 3, 4, управляющие транзисторы б, б, узел управления 7. включающий в себя элементы сравнения выходно го напряжения стабилизатора с опорцым иширотно-импульсный модулятор, резисторы 8, 9, обеспечивающие взаимную связь коллекторов и баз управляющих транзисторов, блокируюп 1 цй диод 10, дроссель 11 и конденсатор 25 12 сглаживающего фильтра, нагрузку 13 навыходе стабилизатора, резисторы 14, 15, связывающие базы управляющих транзисторов с узлом управления, ограничительные резисторы 1 б, 17 в коллекторных цспях управляЗ 0 ющих транзисторов.В узле Управлеция 7 сгид 1 рассогласования, получепцый путем сравнешя опорного цвыходного напряжений, усиливается и поступает ца широтно-импульсный модулятор, вырабатывающий управляющие сигналы, воздействующие через резисторы 14, 15 на базыуправляющих транзисторов 5, 6, обеспечиваявключение транзисторов 1, 2 регулирующегоорггца со сквджностью, необходимой дляподдержашгя Выхогпого цапрякентя стабилизатора цд заданном урогнс.В п(узе (поло(ите.:1 ьный сцГцдл 1 д Выходе узла упрявлсцця 7) транзисторы 5, 6 открыты, транзпсторь 1, 2 здкрыть 1, в 00)тоткдхЮ, трансформаторов 4 протекают токи, серДСЧЦИКИ ТРЯ.СфоРМЯТОт)ОВ 1)ЕРС)Д ЦтЦВЯОТСЯв обратном направлении по отцошенпо к наПР ДВЛЕПЦ 0 ПСРСМ Я ГНИ 1 Ит 21 Ц 51 СЕРГСЧ.КОНпрц П 1 охок;сгц рябо Гсго импульса токачерез транзисторы т, 2 и обмотки 1171 трансформаОров 3 4.11,;тт рдз цчцых вс тптт;цдх вхо-поо 1,япр 5(сия Ьт и тоха в нагрузке 13 стяоилцзятор мокет работать В двух осОвпых рскцМаХ Г ЗгШСЦМОСти От ТОГО, В ОДЦОМ ЦЛт Вобоих сер тсчцикгх трансформаторов 3, 4 доСТИГЯС;С 51 т)КИт П 2 СЬЦСцця т , Пц ОГ)1)гтНОМ ПсрЕ)я; Штццацп В ПауЗС. Д,)уГИМС,тОпт.;,1 Э П; СКИМЫ ОжнО ОПРСДСЛять СЛОГ 0)ИтМ ОбраЗОМ: З 1)ежпС 1 30В П С 1 5 0 ,) .т 1 тт 0 ГО П Е 1 М я тП И" :) 2 П И я С С 1.;дсч иков рд г, очмятороз ), 4 больШС длцТСЛЬНОСтп т.,т;ЗЫ, т. С. 1,. ) ц ОбсеПС ЛПРС;т) ,Едияя работа т;гтцлтСТООВ.1, 2 р ",ГцопсЯ) 0,)гдцд в режлме 11 ВрсМЯ ООРЯТПОГ, ГГСРСМД 1 ЦПВЯЦЦЯ СЕР ттзтцП(овтт) 21 ил 01) т. г т) г В 3,1", ш с 1;тс. ь о ст;ПДУЗ, Т. С. 1,т,. т В РСГттлтРУОЩСМ ОРГане работа(г одцц пз тяясторон 1 или 2,цул,ш о О (тятбл зд;0;)д г тткдзалцьх реж;мах,Рс(цт 1 (фиг, 2), Предположим, что персд рдссмдт;)цзгс)ой пдузоц рабочий цм)пульс;окя проходит через транзистор 1, атрцзцсторзакрыт. Это состояние обуславлизгется закрытьм траизистором 5 и открытьм т)д:зцстоом 6. 1 т, кОПЦ) пдтз 1 Длттсльносз п;)Охокдс;п)л тока терез обтОтцу У 50тряпс(1)01 л;тор 1стала равной периоду;)д.бочей;гстоты стабилизатора 7 = т, + 1(сумме длительностей импульса и паузы),Обря ГНОЕ ПсредаГПГЧГцдццс СсрдетцКя ЗдКОтт т 10 1 З С) т ч ОСи Я СТС 5 11 Пт)т(ЦИ 5 Ц ЯСЬ -щСПИЯ т-т с Тот( В 00.0) КС 1: тт ОП)СЛСЛ 5.С ГСяО р д П и; 1,;т т, тт, М р Ет"1 Ор О М 1 7хои( ст тя )от.ттст)"- об,0 т:" 1" тт Г т "1)орматорд 3 состдзляст тт, по опредслсцию ре 1 0(трд ос перс:,1: чттвис те законЧ ОЬ т МГтТ 1 Д и Ц Ц Дтт К ЦЛ и В С Е); С и П И К Етрдцсототт:дто)д мсп,шс Вд тот( з Оботке15 мешшс тока г, соотзстствующсй обмоткетрансформатора 4. При снятии полокительного сигнала с бяз транзисторов 5 и 6 (окончание паузы) последние начиняют запираться, ток через обмотки Уумепьшастся, и ЭДС обмоток меняют свою полярность. Суммарное цапрякение ЭДС обмотки 5 з и напряжения дополццтель- НОГО ЦСтОЧЦИКа СУ,т ПРИКЛаДЫВастСЯ К КОЛ- лекторам транзисторов 5 и 6. Однако вследствие того, что ня обмотке 11."пясыщеипог) трансформатора 4 Всегда возпцкяст ЭДС, ПрЕВЫШЯОП 251 ПО ВЕ.1 тС ЭДС об)ОТК 1 ненасыщенного трансорматора 3, через резистор 9 ца базу трднзнстора 5 Поступает ток, прсвышаощип ток базы транзистора 6. Прц этом транзистор 5 Открывается, транзистор 6 закрывается, и возникает повое устойчивое состоянле. При умецьш нип тока В обмотк. Б" трансформатора 4 напряжение, ицдуктцруемое ня его обмоп(с 115, гызывдет поязлецие базового тока транзистора 2, который в результате лавцпообрдзцого процесса отпирается и пропускает рабочий импульс тока. СсрдСт П 1 тК Тр 2 С(1)011 ЯТ 01)д 4 ПС")СМЯГ".1 Ч вается по петле в пт)ямом напрязлеции. Сердечник трацсформг гора 3 продолжает персмагничиваться в обратном направлении до ;осикспц 5 индукции насыщения Б, цод действием цдпряксция Ут грилокснного к обмотке Гт тСРез откРытый тР" 1 зистоР 5,При поступлешли положительного сигнала с узла упразления тр.изегор 6 открыгдстся, трдпзцстор 2 зякр твдется, ц цдчпцгстся пауза.При после;ц;ощем сняпли уцрдвлгпощего сигнала аналогичного опцсяштому выше прццципу Возпцкяет Озое "стойи 1;Ое сост 051 пцс: тря; зистор 1 2, 4, 5 згтыть, тргпзисто:З 1 и 6 откты рдбт)ттц 11 1 лПульс то" ГПР;Одгт черсз трдпзистор 1, и далее цикл повторяется.Тякцм образом обеспечивается поо счедпяя работа регулирующих транзисторов 1 и 2, и частота переключения каждого трацзисторя в два раза ниже рабочей частоты стабилизатора.Режим 11 (фцг, 3). Рекит 11 характерен для повышенных значений Входцого напря- жЕНИЯ У, И МЯЛЫХ ТОКОВ ЦаГРУЗКИ, КОгДа длительность паузы возрастает по отпошецшо к длительности импульса.Поскольку к концу паузы в сердечниках обоих трансформаторов 3 ц 4 достигается цндукция насыщения, прц сп 5 тИл управляощего сигцяла устапавливяется устойчивое состояпие, целиком зависящее от я"имметрии схемы, т. е. Одги цз трднзцстороз 5 цли 6 всегда остается открыты:., ц рабочий импульс тока проходит только через одип регулпруюший транзистор 1 или 2 прн пОстояцпО 32- крытом втором,При этом регулируюпиий трацзцстор переключается с частотой, равной рабочец частоте стабилизатора, Позьшецие гощпостц ря- ссяшя рдбстшощего транзистора пракгцчс- СКИ НЕ ПьЗЬвгст Пот)ЫЦСЦЦЯ тЕМПЕРатУРЫ СГО корпуса, тдк кдк оба регулцруюптцх трацзцс 545976тора расположены на одном радиаторе, а режим возникает при малых токах нагрузки.Использование изобретения позволяет разработать импульсные стабилизаторы напряжения, по параметрам не уступающие указанному прототипу, но выгодно отличающиеся от него значительным упрощением схемы.Формула изобретенияИмпульсный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий орган в виде параллельно включенных транзисторов с импульсными трансформаторами, обмотки управления которых одними концами подключены к дополнительному источнику, а другими - к коллекторным цепям управляющих транзисторов, базовые цепи которых связаны с узлом управления, состоящим из элемента сравнения выходного напряжения стабилизатора с опорным и широтно-импульсного модулятора, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы стабилизатора, в нем коллекторы и базы управляющих транзисторов взаимно соединены между собой через резисторы, причем базовые цепи управляющих транзисторов подключены к выходу узла 1 О управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Вопросы радиоэлектроники, выпуск 2,15 1969 г., стр. 107, рис. 3 - аналог,2. Авторское свидетельство СССРМ 416678 от 1974 г кл. б 051 1/56 - прототип.545976Сигнал иа Юилаае Глемд/ улраалюпахКаллеитарнь ы транзит"лллепп 7 оряыи ,жМ ЛгРЮЮиГЛЮРаКОллелгпОРиый ,жил празчэиеторР аллептири ы а агг гпраидиСтарагНапрямепие гта Ааспб /7с