Стабилизатор переключательного типа

ОП ИСАНИЕИЗаВЕЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ 4 ЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 621. 316. .722.1(088.8) но девам нзобретеннй н открытнйОпубликовано 23.07,82. Бюллетень27 Дата опубликования описания 25. 07. 82(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНОГО ТИПА 1Изобретение относится к электротехнике и в частности к стабилизаторам переключательного типа.Известны стабилизаторы переключательного типа, включенные через выпрямитель непосредственно в сеть, со 5 держащие управляемый ключевой стабилизатор на входе и подключенный к его выходу неуправляемый конвертор, в которых вход усилителя связан с выходом стабилизатора, а выход усилителя связан с входом коммутирующего транзистора ключевого стабилизатора, имеющего гальваническую связь с сетью. При таком построении стабилизатора к управляющему усилителю предъявляются такие требования, как гальваническая развязка между входом и выходом усилителя.и низкое выходное сопротивление по постоянному току. гоИзвестно устройство однотактного управляемого конвертора, оконечный усилитель которого содержит выходной трансформатор, осуществляющий гальваническую развязку и согласование. Вторичная обмотка трансформатора подключена непосредственно к переходу базаэмиттер коммутирующего транзистора. Первичная обмотка трансформатора выполнена с отводом от части витков, один из крайних выводов которой подключен к средней точке двух разнопо" лярных источников питания, а отвод от обмотки и другой крайний вывод подключены через промежутки коллекторэмиттер двух транзисторов к разнопо" лярным источникам питания 1.Недостатком устройства является ограниченный верхний предел регулировки коэффициента заполнения периода импульсного тока в связи с односторонним намагничиванием магнитопровода выходного трансформатора рабочим управляющим импульсом, когда его длительность становится больше половины периода.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемотка, выполненная с отводом от час- а что в стабилизаторе переклюцательного типа с ключевым стабилизатором на щ входе, содержащий включенные последовательно в одну из силовых шин регу" лирующий элемент и Р 1.С"фильтр, око" нецный усилитель, выходом подключенный к входу регулирующего элемента45 и включающий в себя выходной транс 50 мому результату является стабилиза"тор переключательного щипа, в кото"ром ключевой стабилизатор выполненпо двухтактной схеме и содержит два параллельно включенных коммутирующих транзистора, переходы база-эмиттеркоторых подключены к двум вторичным обмоткам выходного трансформатораоконечного усилителя. Первичная обти витков, подключена крайними вы" водами к коллекторам двух транзисторов усилителя,а отвод первичной обмотки подключен к источнику пита" ,ния через балластный резистор.Стабилизатор не имеет принципи" альных ограничений пределов регулировки скважности, поскольку оба полу" такта его работы являются рабочимии одновременно в каждый полутакт осу" ществляется размагничивание магнито"провода выходного трансформатора после воздействия предыдущего полутакта Г 23. Недостатком известного устройства является налицие второго силового ком. мутирующего транзистора, стоимостькоторого велика, поскольку к немупредъявляются требования по способности выдерживать высокое напряжениена промежутке коллектор-эмиттер привысокой скорости переключения, и увеличение потерь мощности на одном из коммутирующих транзисторов при несовпадении их входных характеристик.Цель изобретения " упрощение стабилизатора и повышение его КПД. Поставленная цель достигается тем,форматор, вторичная обмотка которого включена между базой и эмиттером ре" гулирующего элемента, отвод от части витков первичной обмотки подключен. к одному из выводов для подключения источника питания, а ее крайние выводы связаны с коллекторами первого и второго транзисторов одного типа проводимости, эмиттеры которых соединены между собой, источник опорного напряжения, выходом подключенный к одному из входов усилителя сигнала ошибки, другой вход которого подклюнен к выходным выводам стабилиза"тора, генератор пилообразного напряжения, выходом соединенного с однимиз входов компаратора, выходом соединенного с входом оконечного усилителя, а другим входом соединенного с,выходом усилителя сигнала ошибки,регулирующий элемент, выполнен на одном регулирующем транзисторе, а воконечный усилитель стабилизатора введены источник опорного напряжения,третий транзистор, противоположныйпо типу проводимости первым двум, диоди резистор, включенный между отрица 5 тельным выводом для подключения источника питания и эмиттерами первогои второго транзисторов, из которыхбаза первого транзистора подключенак источнику опорного напряжения, базавторого транзистора связана с выходом компаратора, а коллектор второготранзистора соединен с первицной обмоткой выходного трансформатора черезпереход база-эмиттер третьего транзистора, коллектор которого черездиод связан с коллектором первоготранзистора,На чертеже представлена функци"ональная схема стабилизатора.Устройство содержит ключевой стабилизатор 1, подключенный непосредственно к питающей сети, к выходукоторого подключен нерегулируемыйконвертор 2. Ключевой стабилизатор 1содержит выпрямитель 3 с конденса 5тором фильтра 4, в цепь выпрямленного напряжения которого включен регулирующий транзистор 5 с дросселемфильтра б и конденсатором фильтра 7;а общая точка коллектора регулирующего транзистора 5 с дросселем 6 соединена через диод 8 с положительным полюсом конденсатора 7. В цепьэмиттера регулирующего транзистора 5включен диод 9, Управление регулирующим транзистором 5 осуществляетсяоконечным усилителем 10, управляемымкомпаратором 11, входы которого подключены к генератору 12 пилообразногонапряжения и выходу усилителя 13 сигнала ошибки. Входы усилителя 13 сиг"нала ошибки подключены к источнику 14опорного напряжений и выходу нерегулируемого конвертора 2,В выходной цепи оконечного усилителя 10 включен трансформатор 15, содержащий вторичную обмотку 1 б с отводом от части витков и первичную обмотку. состоящую из рабочей и размаг. ничивающей обмоток 17 и 18, Первичные обмотки трансформатора связаны сколлекторами первого транзистора 19и второго транзистора 20, вместе срезистором 21 включенных .по схеме диф 5ференциального усилителя. База первого транзистора 19 подключена к источнику 22 опорного напряжения, а между базой второго транзистора 20 ивходной клеммой оконечного усилителя 1 Овключена цепочка из резистора 23 идиода 24, ограничивающая величинувходного сигнала. В цепь коллекторавторого транзистора 20 включен переход база-эмиттер третьего транэистора 25, эашунтированны Грезира 25, эашунтированный резистором 26,Промежуток коллектор-эмиттер третьеготранзистора 25 через диод 27 и источник 28 напряжения подключен параллель гоно первичной обмотке трансформатора 15, Источник 28 напряжения содержитисточник ЭДС 29, балластный резистор 30, накопительный конденсатор 31и блокировочный диод 32. Питание оконечного усилителя осуществляется отисточника 33 напряжения.Стабилизатор работает следующимобразом.Регулирующий транзистора 5, рабо- зотая в ключевом режиме и управляя величиной среднего тока, поступающегона Фильтр 6 и 7 от выпрямителя 3 иконденсатора Фильтра 4, поддерживаетткую величину напряжения на входенеуправляемого конвертора 2, прикотором величина выходного напряжениястабилизатора при воздействии всехдестабилизирующих Факторов сохраня- .ется в заданных пределах, В интервалы 4 Овремени, когда регулирующий транзистор 5 переходит в запертое состояние,ток дросселя 6 не прерывается, а благодаря накопленной в дросселе 6 энергии продолжает поступать на вход неуправляемого конвертора, замыкаясьчерез диод 8.Управление коммутирующим транзистором осуществляется следующим образом.Сигнал ошибки выходного напряжениястабилизатора выделяется в результате сравнения его выходного напряжения,поступающего на один вход усилителя 13 дифференциального типа, с напряжением источника 14 опорного напряжения, по 55 ступающего на другой вход усилителя. Величина его выходного напряжения пропорциональна сигналу ошибки. Коэффи 54 6циент заполнения периода выходного импульсного тока компаратора 11, им"пульсы положительной полярности которого соответствуют паузе тока кол"лектора регулирующего транзистора 5,определяется в результате сравнениядвух напряжений, приходящих на егодифференциальный вход, одним из которых является выходное напряжениеусилителя 13 сигнала ошибки, а вторым - напряжение, поступающее с генератора 12 пилообразного напряжения.Когда с выхода комнаратора 11 посту"пает импульс отрицательной полярнос"ти, второй транзистор 20 запирается,а первый транзистор 19 открываетсянапряжением, поступающим с источника 22 опорного напряжения, Действую"щим при этом на вторичной обмотке 16трансформатора 15 напряжением поло"жительной полярности коммутирующийтранзистор выводится из режима от"сечки тока, а, благодаря положительной обратной связи по току между базовой цепью и цепью эмиттера, регулирующий транзистор 5 достигает режиманасыщения, Формируя таким образомимпульс тока, поступающего в цепьдросселя Фильтра 6, Величина токаколлектора первого транзистора 19,.обеспечивающая лишь выход из режимаотсечки тока регулирующего транзистора 5, ограничена на заданном уровнев результате включения первого транзистора 19, источника 22 опорного напряжения и резистора 21 по схеместабилизатора тока. При поступлениис выхода компаратора 11 импульса положительной полярности отпираетсявторой транзистор 20, который, создавая более высокое падение напряженияна резисторе 21, запирает первый транзистор 19 и одновременно отпираеттретий транзистор 25, шунтирующий пер"вичную обмотку трансформатора 15, выключая таким образом регулирующийтранзистор 5. Включенный в цепь коллектора третьего транзистора 25 источник 28 напряжения выполняет вспомогательную Функцию, уменьшая времявыключения регулирующего транзистора 5, причем эа это время реализует"ся заряд накопительного конденсатора 31, Одновременно второй транзис"тор 20 подключает размагничивающуюобмотку 18 трансФорматора 15 к источнику 33 напряжения, в результате чегопосле завершения запирания регулирующего транзистора 5 осуществляется раэ 7.9 5 магничивание магнитопровода трансформатора. 0 целью обеспечения неискаженного трансформирования рабочего им" пульса, длительность которого прибликается к длительности периода следова-з ия управляющих импульсов, приняты меры по принудительному перемагничиванию магнитопровода до насыщения за цикл размагничивания, отрезок време" ни которого значительно меньше перио О да, Для этого число витков обмотки размагничивания 18 выбирается значительно меньше числа витков рабочей обмотки 17 при примерно равных величинах напряжения, действующего на ра бочей и размагничивающей обмотках. Во избежание неограниченного роста тока после перемагничивания магнитопровода трансформатора 15 размагничивающим импульсом, источник 28 напряжения со" 2 О держит балластный резистор 30. После окончания цикла размагничивания второй транзистор 20, оставаясь открытым на протяжении паузы, удерживает в открытом состоянии третий транзистор 25,5 устраняющий возникающий по окончании цйкла размагничивания паразитный выброс, обусловленный накоплением энер" гии в индуктивности обмоток трансфор" матора 15, при этом цепь замыкается зо через диод 32 в случае наличия в.схеме источника 28 напряжения. Включенный в цепь эмиттера регулирующего транзистора 5 диод 9 устраняет в режиме размагничивания магнитопровода трансформатора 15 опасные напряжения обратной полярности на его переходе база"эмиттер. По окончании паузы выходное напряжение компаратора 11 меняет свой знак, в результате чего 4 О второй транзистор 20 запирается и тогда вновь рткроется первый транзис" тор 19, формирующий начало работы управляющего импульса регулирующего транзистора 5В этом режиме диод 27 в цепи коллектора третьего транзистора 25 устраняет поступление на его промежуток коллектор-эмиттер напряжения нерабочей полярности. Предлагаемое техническое решение стабилизатора переключательного типа с ключевым стабилизатором и входящим в его состав оконечным усилителем отличается от известного упрощенной конструкцией и, как следствие, более низкой стоимостью, благодаря сокраще" нию числа дорогостоящих коммутирующих транзисторов, лучшим КПД стабилизатора и меньшими габаритами выходнот го трансформатора, благодаря более полному использованию кривой намагничивания магнитопровода в результате заведомого насыщения сердечника во время короткого цикла размагничивания следующего за рабочим циклом,Формула изобретенияСтабилизатор переключательного типа с ключевым стабилизатором на входе, содержащий включенные последовательно в одну из силовых шин регулирующий элемент и ОЫ-фильтр, оконечный усилитель, выходом подключенный к входу регулирующего элемента и включающий в себя выходной транс" ,форматор, вторичная обмотка которого включена между базой и эмиттером регулирующего элемента, отвод от части витков первичной обмотки подключен к одному из выводов для подключения источника питания, а ее крайние выводы связаны с коллекторами первого и второго транзисторов одного типа проводимости, эмиттеры которых со" единены между собой, источник опорного напряжения, выходом подключенный к одному из входов усилителя сигнала ошибки, другой вход которого подключен к выходным;выводам стабилизатора, генератор пилообразного напряжения, выходом соединенный с одним из входов компаратора, выходом соединенного с входом оконечного усилителя, а другим входом - с выходом усилителя сигнала ошибки, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и упрощения стабилизатора, регулирующий элемент выполнен на одном регулирующем транзисторе, а в оконечный усилитель стабилизатора вверены источник опорного напряжения, третий транзистор, противоположный по типу проводимости пеовым двум, ,диод и резистор,включенный между отрицательным выводом для подключения источника питания и эмиттерами первого и второго транзисторов, из которых база первого подключена к источнику опорного напряжения, база второго связана с выходом компаратора, а коллектор второго транзистора соединен с первичной обмоткой выходного трансФорматора через переход Ьазаэмиттер третьего транзистора, коллектор которого через диод свя.принятые во внимание при экспертизе 101, Заявка ФРГ Р 2543409, кл, Н 02 Р 13/32, 19782, Патент США Я 4030015, кл. 321 т 2, 1978.Иещеряко нчик К тельЕХарива14 Грта т ев31/68ВН Реда ктив виввЗаказ тилл писноР ИП по о ком в т юЧ и еектная, Й ею и и и ли а Состави о Техреа ю тв ви ю В иЪги Тираж 9 И Государстве делам иэобре Иосква ЖПП "Патент", г