Импульсный стабилизатор постоянного напряжения — SU 1658132 (original) (raw)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ лектропитани источниках вторичног Цель - упрощение и и ности. Устр-во содер на транзисторах 12,1 резисторах 15, 16 и ЬСЭ-фильтр 20, компа 17, 18, конденсатор 1 опорного напряжения Включение датчика то ышение надежт силовой клю датчик токаранзисторе 14 атор 4, диоды источник 3 езисторы 5- между эмитт к пита- а и сис ром транзистора 12 транзистора 13 уме на коллектор-эмитт тора 13, когда он ся также ограничен устр-ва при его до и коллект ьшает нап рной цепи ткрьгг. Лр е выходно жен нзи иэводито токатой схе льно1 иле ение относится к электро может быть использовано Точ Изобретехнике и ка соединения эми а 14 и первого выв является первьм атчика тока. Точ ров 15 и 16 явля выводом датчика анзистора 14 явля выходом датчикаттера транода резис - силовьм выа соединени тся вторьм тока. Колле ется информа тока. исто сточника Цельювторичного ектропитания яется упроще ти импульсно дом д изобретения яв пцение надежно зато а постоя и пов табил ного напря,тор трцион ныл В имп ульсном анзисто ения т ольэов ыводы 1,2нестабилияжения,ения, ком,8,9,10,11,себя уситься лилярные.выводами ные би выми резист ч, вкл ток, а во втор ае ы 12, 13,и рензи в явл правл онден ной схеме используются бипоранзисторы. да лярные ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) В.О.Романов и др. Источни ния. Микропроцессорные средств темы, Ф 3, 1986, с. 56-59.Авторское свидетельство СССР В 1164834, кл . Н 02 М 3/137, 1985 . (54) ИМПУЛЬСНЬЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может бьгть использовано в госир нжения.Принципиальная схема импульсногстабилизатора постоянногопредставлена на чертеже.Стабилизатор содержит вдля подключения источниказированного питающего напристочник 3 опорного напряжпаратор 4, оры 5,6,7силовой клю ючающий в лительныи и силовои транзист датчик тока на транзисторезисторах 15, 16, диоды 17, 18, сатор 19,С 0-фильтр ,О, вых выводы 21, 22, резистор 23. стабилизаторе напряы 12 и 13 могут исо полевые, либо обыч" В первом случае силоявляются сток и исЧим выводом - затвор,силовыми выводами яются эмиттер и коляющим - база.Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.Нестабилиэированное напряжение от источника питающего напряжения подво 5 дится к выводам 1 и 2. Это напряжение больше выходного стабилизированного напряжения на 5-20 В.Рассмотрим работу стабилизатора при отсутствии резистора 23, т.е. когда его сопротивление равно бесконечности.Величина сопротивления резистора 7 выбрана много меньшей сопротивления резистора 5, Поэтому напряжение на прямом входе компаратора 4 практически равно напряжению на выходном выводе 21.Источник 3 опорного напряжения создает на своем выходе стабильное напряжение малой мощности, которое подается на инверсный вход компаратора 4.При подаче напряжения на входные выводы 1,2 в первый момент времени 25 напряжение на выходном выводе 21 и прямом входе компаратора 4 равно нулю и на инверсном входе компаратора оно равно напряжению на открытом диоде 18, поэтому на выходе компаратора 4 имеется нулевой логический уровень.Через переход база-эмиттер транзистора 12, резистор 9 и вход компаратора 4 течет ток и транзистор 12 находится в открытом состоянии. Ток коллектора транзистора 12 является базо вым током силового транзистора 13, поэтому последний также открыт.В результате через резистор 15, переход коллектор-эмиттер силового транзистора 13, дроссель Фильтра 20 протекает ток, который заряжает конденсатор фильтра 20 и напряжение на выходном выводе 21 и прямом входе компаратора 4 возрастает. Когда выходноенапряжение стабилизатора сравняется с выходным напряжением источника 3 опорного напряжения, срабатывает компаратор 4 и на его выходе появляется высокое напряжение, которое закрывает транзистор 12, Ток через пе реход эмиттер-коллектор от транзистора 12 прекращается, в результате закрывается и силовой транзистор 13. При этом в нагрузку через выходные выводы 21 и 22 начинает отдаваться энергия накопленная в дросселе и конденсаторе Фильтра 20. Напряжение на выходных выводах 21, 22 начинает падать. Когда выходное напряжение стабилизатора на них станет меньше, чем на выходе источника опорного напряжения, компаратор 4 срабатывает и на его выходе опять появляется логический ноль. Транзисторы 12 и 13 открываются и все процессы повторяются, как описано выше.При этом диод 18 закрыт, так как компаратор 4 срабатывает при уменьшении напряжения на выходных выводах 21, 22 на 5-20 мВ. А для открывания диода 18 необходимо, чтобы напряжение на выходных выводах 21,22 уменьшилось на 300-400 мВ.Таким образом на выходных выводах поддерживается напряжение, равное выходному напряжению источника опорного напряжения. С помощью резистора 5 осу" ществляется положительная обратная связь компаратора 4. Эта связь улучшает процессы переключения компаратора 4 и исключает переход его в линейный режим или режим высокочастотных колебаний. Величина сопротивления резистора 5 выбирается такой, чтобы в результате увеличения зоны нечувствительности компаратора 4 амплитуда пульсации выходного стабилизированного напряжения на выводах 21, 22 не превышала допустимой величины.Резистор 15 низкоомный, величина его сопротивления К, выбрана такой, что при йоминальном токе нагрузки падение напряжения на нем недостаточно для открывания транзистора 14, а при достижении током нагрузки максимально допустимой величины, падение напряжения на резисторе 15 достигает порога включения транзистора 14, т.е.0 ъ иКМ5 дФ1 аьх. ма ксгде 0 - напряжение перехода баоаФза - эмиттер транзистора 14 в открытом состоянии;д вв,х макс максимально допустимыйвыходной ток стабилизатора.Таким образом, при достижении значением выходного тока стабилизатора максимально допустимой величины открывается транзистор 14, при этом конденсатор 19 заряжается до напряжения большего, чем напряжение на1 выходном выводе 21, и диод 17 открывается. Это повышенное напряжение через резистор б подается на прямой вход165815компаратора 4, в результате последний переключается в единичное состояние и транзисторы 12,13 закрываются. Ток через резистор 15 прекращается и транзистор 14 также закрывается . Но компаратор 4 продолжает удержинаться в единичном состоянии за счет энергии, накопленной в конденсаторе 19.Напряжение на выходных выводах 21, 22 при этом уменьшается до нуля. Диод 18 открывается и напряжение на инверсном входе компаратора 4 уменьшается и становится равным падению напряжения на открытом диоде 18. Конденсатор 19 разряжается через диод 17, резисторы 6,7, а также через резистор 1 О. Напряжение на конденсаторе 19, а следовательно, и на прямом входе компаратора 4 уменьшается. Когда напряжение на 20 прямом входе компаратора 4 станет равным напряжению на инверсном входе, т .е. падению напряжения на открытом диоде 18, компаратор 4 переключается в нулевое состояние. 25Благодаря этому открываются транзисторы 12, 13. Через резистор 15 и переход коллектор-эмиттер силового транзистора 13 начинает протекать ток, Благодаря наличию дросселя в фильтре 20 этот ток плавно увеличивается. .адение напряжения на резисторе 15 унеличивается. И если ток на выходе стабилизатора достигает максимальной величины, то падение напряжения на резисторе 15 увеличивается настолько, что опять открывается транзистор 14, что приводит к заряду конденсатора 19 и выключению транзисторов 12 и 13, Затем все процессы повторяются, как описано вышее. Таким образом производится ограничение выходного тока стабилизатора.1Включение датчика тока в разрыв45 цепи между эмиттером транзистора 12 и коллектором транзистора 13 уменьшает напряжение меяду коллектором и эмиттером силового транзистора 13, когда последний находится н Открытом сОстОя нии. При этом напряжение 1 кэ 1 открытого силового транзистора 13 равно11 кэъ 11 Гэ Ъ+11 кэ 2 1 ДТ)где У - напряжение база-эмиттер6 э 1)транзистора 13 в режиме насыщения;5511 к э, - напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора 12 и режиме насыщения; 32Н - напряжение мому силоньмивыводами датчика тока припротекании через неготока.При использовании н качестве датчика тока резистора 15НДт=11555 фгде Н - падение напряжения на ре(зисторе 15;1, - ток, протекающий через резистор 15;К, - величина сопротивления резистора 15.-,Так как ток коллектора силового транзистора 13 приблизительно равен току его эмиттера, то ток через резистор 15 приблизительно равен выходному току стабилизатора.Уменьшение напряжения на силовом транзисторе 13, когда последний находится в открытом состоянии, на не- личину Цдт уменьшает мощность, рассеиваемую на этом транзисторе, что приводит к экономии металла, из которого изготавливается теплоотвод силового транзистора 13 и к повышению на)дежности.Если на выходных выводах 21, 22 стабилизатора необходимо получить стабилизированное напряжение большее, чем выходное напряжение источника 3 опорного напряжения, то устанавливается резистор 23. При этом резисторы 23 и 7 образуют делитель напряжения.При этом на выходных выводах 21,22 стабилизатора будет поддерживаться такое Напряжение, при котором напряжение на резисторе 23 будет равно напряжению на выходе источника 3 опор. ного напряжения. При этом диод 18 заперт разностью потенциалов между выводом 21 и выходом источника 3 опорного напряжения. В остальном стабилизатор работает точно так же, как и при отсутствии резистора 23.Величины сопротивления резисторов 8 и 9 определяются типом используемого транзистора 12 и выходными характеристиками компаратора 4. Так, если транзистор 12 - полевой или компаратор 4 имеет большое выходное сопротивление, то его выход может непосредственно подключаться к базе либо затвору транзистора 12, При этом резисторы 8 и 9 могут отсутствовать, т.е. сопротивление резистора 9, равно нулю. Если прямой вход компаратора 4 может гыдерживать вход1 Ь 58132 ное напряжение, поступающее на вывод 2, то катод диода 17 может быть соединен непосредственно к прямому входу компаратора 4, т .е . резистор Ь также может быть исключен.Упрощение схемы стабилизатора позволяет снизить его стоимость,Повышение надежности стабилизатора, достигаемое путем его упрощения, введения заЧиты от перегрузок и снижения рассеиваемой мощности на силовом транзисторе, уменьшает затраты на эксплуатацию стабилизатора и увеличивает срок его службы. 10 15 Формула изобретения/Х оставитель С.Ситехред М,Моргентал Корректор, Н. РевскаЯ Пашков Редакто 2433 Тираж 474 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 1 Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой ключ, включающий в себя силовой и усилительные транзисторы, ЬСП-фильтр, вход которого соединен с выходом силового ключа, а выход подключен к первому, выходному выводу, датчик тока, 25 первый резистор, источник опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в него введены второй и третий резисторы, два диода,30 конденсатор и компаратор, при этом выход источника опорного напряжения соединен с анодом первого диода и спервым входом компаратора, второйвход которого подключен к первым выводам первого и второго резисторов и кцепи катода второго диода, выход компаратора соединен с вторым выводомпервого резистора и с цепью управляющего вывода усилительного транзистора,первый силовой вывод которого соединен с первым входным выводом и с первым силовым выводом датчика тока, второй силовой вывод которого подключенк первому силовому выводу силовоготранзистора, второй силовой вывод усилительного транзистора соединен с управляющим выводом силового транзистора, второй силовой вывод которого использован в качестве выхода силовогоключа, информационный выход датчикатока подключен к аноду второго диодаи к первым выводам конденсатора и третьего резистора, второй вывод второго резистора подключенк первому выходному выводу, к выходуЕСП-фильтра и к катоду первого диода,вторые выводы конденсатора и третьегорезистора соединены с общей шиной,с вторыми входным и выходным выводамии с выводами для подключения к общейшине источника опорного напряженияи ЕСЭ-фильтра.