Импульсный стабилизатор

(56) Патент Японикл, Г 05 Р 1/58,Руководящие теалы по источникамтельной машины М -ои соедиа с трантом втон к точкеС -цепочк В,Мельников с анодом п полиенина енин ордентут им1(088и Р 51971.хничепита5000. минусовому.8) 3-3 лнительныйр включен перв ым в о минус чен к е кие у входу генерато питаю ия вычислиМ., 1980. льсовтабилиз ийс.1,. о то уз лко р и 2. С а.ю щ тации я 0ст из полевог н с нденсаторадвух диодонденсаторединены зистор с включены разрядныи араллельно между стокнзистора, а полевого атво ц к затвор а виде автоге троля тока выполи трансформаторстор,которыйцепочке из непь- трановательно соедииода и первично тора.Стабилизатор по нных т обмотк осл ог Фо.1, от то узел т из ти енерато 4. а ющийсятем напряжения сос ко ист ро с ех резисторов и ального напряже Форматор.с двумя и, первичная об щег обия; сод вторичн н со тран мотк го отка к ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТ(54)(57) 1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР,содержащий последовательно соединенные и включенные в минусовую шину транзисторный ключевой элемент итрансформатор, выходной .С 0 -Фильтр,генератор импульсов, выход которогоподключен к трансформатору, узелконтроля тока, выход которого подключен к входу запрета генератораимпульсов и к входу транзисторногоключевого элемента, а вход узлаконтроля тока подключен к коллектору транзисторного ключевого элемента, узел контроля напряжения, выходкоторого подключен к входу защитыгенератора импульсов и к входу узла коммутации, а вход к конденсатору 1.СН -Фильтра, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения потерь энергии и повышения надежности, в него введены )С-цепочка, два диода, дополнительный фильтрующий конденсатор и резистор, причем 1,С -цепочка, первый диод и резистор образуют последовательнуюцепь, включенную между положительым входным выводом и то ения дросселя 1.СП-Фиды исторным ключевым эдеме ой диод катодом подключ оединения конденсатора вого диода, а анодом входному выводу, доФильтрующий конденса между точкой соединен го диода с резистором одным выводом и подкл тора, интегрирующего к разрядного резистора и причем интегрирующий к аноды диодов подключе полевого транзистора. Стабилизатор по п.1, о т л и щ и й с я тем, что узел кон нератора, содержащег туннельный диод и ре подключен параллельн1156037 шунтирована двумя последовательносоединенными конденсаторами, транзистор, коллектор которого соединенс первым выводом вторичной обмоткитрансформатора, а эмиттер - с точкойсоединения конденсаторов, стабилитрон, анод которого соединен с базой транзистора, а катод соединен свторым выводом первичной обмотки Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизированным преобразователям напряжения постоянного тока в постоянный.Целью изобретения .является снижение потерь энергии и повышение надежности импульсного стабилизатора.На фиг. 1 представлена функциональная схема импульсного стабилизатора,на фиг.2 - генератор импульсов, на 10фиг,З - узел коммутации, на Фиг.4узел контроля тока; на Фиг,5 - узелконтроля напряжения.Стабилизатор (Фиг,1) содержиттранзисторный ключевой элемент 1, вы полненный в вице транзистора, подключен к узлу коммутации 2 и соединен с трансформатором 3, Трансформатор 3 подключен к генератору импульсов 4, Узел контроля тока 5 подключен к токовому ключу 1 и черездроссель 6 - к отрицательному выводу импульсного стабилизатора и конденсатору 7. Шунтирующий диод 8включен параллельно входу узла кон1троля тока 5, Дроссель 9 и конденсатор 10 образуют цепочку - последовательный С -контур, резонансная частота которого равна резонансной частоте,Ы -контура, состоящего из собственной емкости шунтирующего диода 8 и дросселя 6. Конденсатор 10 соединвн с катодом выпрямительного диода 1 1 и с анодом выпрямительного диода 12. Анод выпрямительного диода 11 соединен с входным выводом генератора импульсов 4 и с Фильтрующим конденсатором 13. Катод выпрямитель- ного диода 12 соединен с входным выводом генератора импульсов 4, с и входным положительным выводом, ккоторому подключен анод тиристора,первый резистор включен между управляющим электродом тиристора и минусовым выводом, второй резистор включен между базой транзистора и управляющим электродом тиристора, междукоторым и эмиттером транзисторавключен третий резистор,фильтрующим конденсатором 13 и стокоограничивающим резистором 14,Токоограничивающий резистор 14соединен с катодом шунтирующего диода 8, конденсатором 7, узлом контроля напряжения 15 и выходом импульсного стабилизатора. Дроссель 6подключен к конденсатору 7 и соединен с узлом контроля напряжения 15.Генератор импульсов 4 (Фиг.2) выполнен в виде порогового устройства,имеющего входы 16 и 17 питания генератора импульсов, входы запрета 18и 19, выход 20. К выходу 20 генератора импульсов 4 подключен трансформатор 3. К выходу 21 трансформатора3 подключен вход узла коммутации 2.Узел коммутации 2 (Фиг.3) содержит полевой транзистор 22, разрядныйрезистор 23, интегрирующий конденсатор 24 и диоды 25 и 26, К выводу27 узла коммутации 2 подключенабаза транзистора 1. Вход 28 узлакоммутации 2 подключен к узлу контроля напряжения 15. Вход 29 узлакоммутации 2 подключен к узлу контроля тока 5,Змиттер транзистора 1 соединен свыводом 30 трансформатора 3 дпя создания положительной обратной связи.Коллектор токового ключа 1 соединенс выводом 31 узла контроля тока 5.Узел контроля тока 5 (фиг,4) содержит низкоомный резистор 32, трансформатор 33 и туннельный диод 34,Цепочка из последовательно соединенных туннельного диода 34 и обмотки35 трансформатора 33 подключена паФраллельно низкоомному. резистору .32.Дроссель 6 подключен к выводу 36 узла. контроля тока 5. К обмотке 37трансформатора 33 подключены выводы27 и 29 узла коммутации 2, К обмотке 38 трансформатора 33 подключенывыводы 16 и 19 генератора импульсов 54. Вывод 31 узла контроля тока 5соединен с анодом щунтирующего диода 8. Вывод 33 узла контроля тока 5соединен. с дросселем 6.Узел контроля напряжения 15(Фиг.51 содержит транзистор 39,трансформатор 40, конденсаторы 41и 42, стабилитрон 43, резисторы 4446 и тиристор 47.Транзистор 39, обмотка 48 трансформатора 40 и конденсатора 41 и 42, общая точка которыхсоединена с эмиттером транзистора39 для создания положительной обратной связи, образуют генератор типа"емкостная трехточка". Стабилитрон43 катодом подключен к положительному выходу импульсного стабилизатора,а анодом - к базе трансформатора 39и через цепочку последовательно соединенных резисторов 44 и 45 - к отрицательному выходу. Общая точкарезисторов 44 и 45 соединена с управляющим электродом тиристора 47, а через резистор 46 - с эмиттером транзистора 39. Анод тиристора 47 соеди- ЗОнен с положительным выходом, а катодс отрицательным выходом импульсного стабилизатора. К обмотке 49 трансформатора 40 подключены входы 16и 18 генератора импульсов 4, К обмот ке 50 трансформатора 40 подключенывходы 27 и 28 узла коммутации.Транзистор 1 совместно с узломкоммутации 2 и трансформатором 3представляет блокинг-генератор, 40Запуск блокинг-процесса производится импульсом тока от генератораимпульсов 4. Срыв блокинг-процессапроизводится серией прямоугольныхимпульсов, поступающих из узла контроля тока 5, либо синусоидальнымиколебаниями, поступающими из узлаконтроля напряжения 15 в узел коммутации 2,Генератор импульсов 4 формирует 50импульс, который через трансформатор3 и узел коммутации 2 поступает набазу готового ключа 1, Усиленныйтранзистором 1 импульс поступает навывод 30 трансформатора 3. Трансформированный с целью повьппения напряжения импульс снова поступает в базутокового ключа 1 через узел коммтации 2 в положительной полярности,Происходит включение. блокинг-процесса, в результате. которого транзистор1 насыщается и через узел контролятока 5 к дросселю 6 поступает напряжение. Дроссель 6 запасает энергиюза счет возрастания тока и.заряжаетконденсатор 7 этим же током. При достижении максимально допустимогозначения тока срабатывает узел контроля тока 5 и через трансформатор33 поступает сигнал запирания узлакоммутации 2. Этот же сигнал одновременно блокирует генератор импульсов 4, Происходит срыв блокинг-процесса, и транзистор 1 запирается.4Протекающий в дросселе 6 ток лроходит через.щунтирующий диод 8 и продолжает заряжать конденсатор 7,Возникающие в дросселе 6 коммутационные перепады напряжения поступают через дроссель 9 и конденсатор 10, настроенные на частоту паразитных колебаний, на выпрямительные диоды 11и 12, После выпрямления постоянныйток поступает на Фильтрующий конденсатор 13 для восстановления заряда.Поддержание заряда на фильтрующем кьконденсаторе 13, а также первоначальный заряд его осуществляет токоограничивающий резистор 14,В случае достижения или превыщения заданного уровня напряжения наконденсаторе 7 срабатывает узелконтроля напряжения 15, через трансформатор 40 дает сигнал запиранияузла коммутации 2 и одновременноблокирует генератор импульсов 4. Придальнейнем превьдпении. заданного уровня.напряжения на конденсаторе 7узел контроля напряжения 15 закорачивает конденсатор 7 во избежаниеповреждения.нагрузки повышенным напряжением.Узел коммутации 4 предназначендля быстрого срыва блокинг-процессапри достижении предельного значениявеличины тока через токовый ключ 1или заданного значения напряженияня конденсаторе 7. Полевой транзистор 22 узла коммутации 2 сохраняетпроводимость при нулевом напряжениина затворе, интегрирующий конденсатор 24 устраняет высокочастотныеколебания напряжения на затворе,разрядный резистор 23 определяетвремя отпирания. полевого транзистора 22, диоды 25 и 26 выпрямляютвысокочастотные колебания, поступающие от узла контроля тока 5 или узла контроля напряжения 15.Узел контроля тока 5 контролирует мгновенное значение тока через 5 транзистор 1 и дроссель 6. Падение напряжения, создаваемое при протекании тока через низкоомный резистор 32, через обмотку 35 трансФорматора 33 прикладьвается к туннельному диоду 34. Приближение величины тока к максимальному значению соответствует напряжению пика туннельного диода 34. При дальнейшем увеличении тока туннельный диод 34 переходит на 15 участок отрицательной проводимости, где выполняется условие возбуждения генерации. Возникшие высокочастотные колебания с обмотки 35 трансФормируются в обмотку 37, связанную 2 О с узлом коммутации 2, для срываблокинг-процесса и в обмотку 38для запирания генератора импульсов 4 с целью предотвращения преждевременного разряда Фильтрующего конденсатора 13.Узел контроля напряжения 15 работает следующим образом.При достижении выходным напряжением заданного уровня в базу транзис тора 39 поступает смещение от контролируемого напряжения через стабилитрон 43. Смещение открывает транзистор 39, и начинается автогенерация. Генерируемое напряжение запирает узел коммутации 2 и срьвает блокинг-процесс. В случае пробоя транзистора 1 рост выходного напряженияпродолжается, возрастает смещениена базе транзистора 39. Растетэмиттенный ток транзистора 39 и стабилитрона 43. Этот ток протекает через резисторы 44 и 46 и создает па -дение напряжения на резисторе 45,достаточное дпя включения тиристора47. Тиристор 47 закорачивает контролируемое напряжение. Последовательная цепочка из конденсатора 10 и индуктивности 9 снижает уровень паразитных колебаний, возникающих наемкости шунтирующего диода 8 и дросселя 6, и позволяет использовать энергию этих колебаний для питания гене-.ратора импульсов. Это повышает надежность импульсного стабилизатораи его экономичность, так как сопротивление токоограничивающего резистора 14, определяющее энергопотребление генератора импульсов, можетбыть увеличено. Таким образом, предлагаемый стабилизатор отличается небольшими потерями энергии и высокой надежностью..Циткина Техред О.Ващишинаедако ектоницкаяписноЗаказ 3144/44 Тираж 863 Под ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4 иал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,