Стабилизатор постоянного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>951273

М

/б= - (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 130880 (21) 2973584/24-07

Р 1М К„з с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

G 05 F 1/64

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150882. Бюллетень ¹ 30 . Дата опубликования описания 17.08.82 (ЗЗ1УДК 621. 316. .722.1(088.8) с (72) Автор изобретения

В. И. Ханщэгин (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания .

Известны стабилизаторы напряжения, содержащие нескольКо преобразовательных ячеек, силовые входы которых соединены параллельно, а выходы последовательно, в которых широтно-импульсная модуляция выходного напряжения осуществляется в течение времени рассасывания носителей в транзисторах, при управлении каждой последующей ячейки от обмотки трансформатора предыдущей ячейки (1).

Такие стабилизаторы позволяют обеспечить малые пульсации напряже ния на входе и на выходе, однако их диапазон регулирования ограничен.

Известны также стабилизаторы напряжения, состоящие из двух преобразовательных ячеек, выходы которых соединены последовательно, а управляющий вход одной ячейки связан с обмоткой трансформатора другой ячейки через фаэосдвигающий блок t 21.

Недосгатком таких стабилизаторов являются большие пульсации выходного напряжения.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизатор постоянного напряжения, содер-.

5 жащий М преобразовательных ячеек,состоящих иэ усилителя мощности на транзисторах, соединенных по схеме с общим коллектором, трансформатора, выпрямителя и фильтра,,выходы которых соединены последовательно и подключены к выходным зажимам стабилизатора, а силовые входы соединены с входными зажимами стабилизатора, соединенными через линейный регулятор-и согласующий узел с управляющим входом первой преобразовательной ячейки, и блок обратной связи, выходом подключенный к управляющему входу линейного регулятора, а входом через делитель напряжения — к выходным зажимам стабилизатора, причем управляющий вход каждой последующей преобразовательной ячейки соединен с выводами дополнительной обмотки трансформатора соответствующей пред щущей преобразова25 тельной ячейки g3).

Недостатком известного преббразователя является низкий КПД при широком диапазоне изменения входного наЗО пряжения стабилизатора.

951273

Цель изобретения — увеличение КПД стабилизатора постоянного напряжения.

Эта цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем М преобразовательных ячеек, состоящих из усилителя мощности на транзисторах, соединенных по схеме с общим коллектором, трансформатора, выпрямителя и фильтра, выходы которых соединены последовательно и подключе- 0 ны к выходным зажимам стабилизатора, а силовые входы соединены с входными зажимами стабилизатора, соединенными через линейный регулятор и согласующий узел с управляющим входом первой 15 преобразовательной ячейки, и блок обратной связи, выходом подключенный к управляющему входу линейного регулятора, а входом через делитель напряжения — к выходным зажимам ста- 20 билизатора, причем, управляющий вход каждой последующей преобразовательной ячейки соединен с выводами дополнительной обмотки трансформатора соответствующей предыдущей ячейки, >5 силовой вход, по крайней мере, одной указанной последующей преобразовательной ячейки соединен с входными зажимами стабилизатора через введенный ключевой регулятор, управляющим входом подключенный к выходу введенного блока управления, вход которого подключен параллельно указанному линейному регулятору.

На чертеже представлена принци- 35 пиальная схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор состоит иэ согласующего узла (автогенератора) 1 и пре- щ образовательных ячеек 2-5, каждая из которых содержит усилители мощности на транзисторах б, соединенных по схеме с общим коллек.гором, трансформатора 7, выпрямителя 8, фильтр 9, причем, силовые входы преобразовательных ячеек 2-4 соединены с входными зажимами 10 стабилизатора непосредственно, а силовой вход одной из последующих преобразовательных ячеек 5 через ключевой регулятор 11, выполненный в виде элемента 12 и фильтра 13.

Выходы преобразовательных ячеек 2-5 соединены последовательно и подключены к выходным зажимам 14. Управляющий вход первой преобразовательной ячейки 2 через согласующий узел (автогенератор) 1 и линейный регулятор

15 соединен с входными зажимами 10.

Управляющий вход линейного регулятора

15 через блок обратной связи 1б и де-60 литель выходного напряжения 17 подключен к выходным зажимам 14. Управляющий вход каждой последующей преобразовательной ячейки 3-5 подключен к выводам дополнительной обмотки 18 трансформатора 7 соответствующей предыдущей преобразовательной ячейки

2-4. Управляющий вход ключевого регу.— лятора 11 подключен к выходу блока управления 19, вход которого подключен параллельно линейному регулятору

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении стабилизатора постоянного напряжения на выходе автогенератора 1 появляется напряжение пряг. моугольной формы, которое переключает транзисторы в ячейки 2. Из-за неидеальности фронтов выходного напряжения и инерционности ключей и диодов выпрямителя пульсации напряжения на выходе фильтра 9 имеют вид треугольных (экспоненциальных) провалов в постоянном напряжении. Управляющее напряжение на вход усилителя мощности б преобразовательной ячейки 3 поступает с задержкой относительно управляющего напряжения автогенератора 1 на величину несколько большую, чем время рассасывания неосновных носителей в базе транзисторов усилителя мощности б. Поскольку источником напряжения прямоугольной формы для каждой последующей ячейки, например 4,. является напряжение на обмотке 18 предыдущей ячейки 3, которое, в свою очередь, отстает по фазе на величину указанной задер>кки от выходного напряжения на ячейке 2, то и провалу напряжения (пульсации) на выходе фильтров 9 преобразовательных ячеек сдвинуты по фазе, что позволяет получить амплитуду пульсаций на выходных зажимах стабилизатора, равной амплитуде пульсаций на выходе одной преобразовательной ячейки.

Особенностью преобразовательных ячеек 2-5 является соединение транзисторов б по схеме с общим коллектором, в результате чего напряжение на обмотках трансформаторов 7 повторяет по величине напряжение соответствующего источника прямоугольного сигнала.

Так, при увеличении напряжения на выходных зажимах 14 стабилизатора с выхода делителя 17 на вход блока обратной связи 16 поступает сигнал, уменьшающий напряжение на выходе автогенератора 1, уменьшается напряжение на выходе преобразовательной ячейки 2 и на обмотке 18 ее трансформатора 7, что приводит к соответствующему уменьшению напряжения на выходе и на обмотке 18 трансформатора 7 преобразовательной ячейки 3, которое, воздействуя на управляющий вход преобразовательной ячейки 4, уменьшает ее выходное напряжение и т.л, в результате чего напряжение на выходестабилизатора уменьшается до номинальной величины.

951273

При значительном увеличении напряжения между входом и выходом линейного регулятора 15,блок управления 19, воздействуя на вход ключевого элемента 12, уменьшает напряжение на силовых входах последующих ячеек например 5), подключенных к выходу ключево- го регулятора 11, а тем самым падение напряжения на транзисторах 6 преобразовательных ячеек. При совместной работе линейного регулятора 15 и ключе- ip вого регулятора 11 осуществляется дискретно-непрерывная стабилизация выходного напряжения стабилизатора, что позволяет поддерживать неизменным КПД стабилизатора в широком диапазоне изменения входного напряжения и тока нагрузки. При этом пульсации выходного напряжения сохраняются., постоянными и не превышают пульсаций напряжения одной преобразовательной ячейки. Дополнительная обмотка 18 может быть выполнена различными способами: со средней точкой, без средней точки или частью первичной обмотки трансформатора 7 (автотрансформаторное включение обмотки TSj. Количество преобразовательных ячеек и ключевых регуляторов определяется исходя иэ диапазона регулирования выходного напряжения, диапазона изменения входного напряжения и требований к КПД устройства.

Таким образом, совместное использование непрерывного и ключевого регуляторов, включение транзисторов преобразовательных. ячеек по схеме с общим коллектором и управление каждой последующей преобразовательной ячейки от обмотки трансформатора предыдущей ячейки позволяет обеспечить высокое значение КПД стабили- 40 затора в широком диапазоне изменения входного напряжения при сохранении заданного уровня пульсации выходного напряжения.

Формула изобретения

Стабилизатор постояиного напряжения, содержащий N преобразовательных ячеек, состоящих из усилителя мощности на транзисторах, соединенных по схеме с общим коллектором, трансформатора, выпрямителя и фильтра, выходы которых соединены последовательно и подключены к выходным зажимам стабилизатора, а силовые входы соединены с входными зажимами стабилизатора, соединенными через линейный регулятор и согласующий узел с, управляющим входом первой преобразовательной ячейки, и блок обратной связи, выходОм подключенный к управляющему входу линейного регулятора, а входом через делитель напряжения — к -выходным зажимам стабилизатора, причем управляющий вход каждой последующей преобразовательной ячейки соединен с выводами дополнительной обмотки трансформатора соответствующей предыдущей преобразова-тельной ячейки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения

КПД,силовой вход, по крайней мере, одной указанной последующей преобразовательной ячейки соединен с входными зажимами стабилизатора через введенный ключевой регулятор, управляющим входом подключенный к выходу введенного блока управления, вход которого подключен параллельно указанному линейному регулятору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 545054, кл. Н 02 М 7/537, 1974.

2. Ромаш Э.М. Транзисторные преобразователи в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. М., "Энергия", 1975, с.128, рис.3-22.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2668772/07, кл. G 05 F 1/56, 27.11.78.

951273

Составитель B. Цишевский

Редактор A. Гулько Техред Л.Бабинец Корректор И. Мус <>

Заказ 5946 54 Тираж 9 4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,