Параметрический транзисторный стабилизатор

 

ОЛ ИСАНИ Е

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскнх

Социалистических

Республик

< зт646!3 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 25,05.81 (2! ) 3293698/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (53)M. Кл.

G 05 F 3/08

3Ьеуавратееиый канитет

СССР вв делан изобретений

II открытий

Опубликовано 07.10.82. Бюллетень %37 (53) УД К621 ° 316 ° . 722. 1 (088. 8) Дата опубликования описания 07.10.82 (72) Автор изобретения

Б. Л. Уан-Зо-Ли (71) Заявитель (54) ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

Изобретение относится к силовой электротехнике и может использоваться, например, во вторичных источниках питания.

Известны параметрические транзис" торные стабилизаторы, в которых упра- s вление силовым транзистором осуществ" ляется от трансформатора, подключенного в такте открытого силового транзистора к источнику питания через указанный силовой транзистор (или транзистор управления)(13 и (2 1.

Запирание указанных транзисторов происходит при намагничивании сердечника упомянутого трансформатора, а параметрическая стабилизация выходно15

ro напряжения обеспечивается размагничиванием сердечника этого трансфор" матора в такте закрытого состояния силового транзистора по определенному, для различных видов схем - последовательный стабилизатор, стабилизатор с выходом с гальванической развязкой и т. д., различному закону.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является параметри" ческий транзисторный стабилизатор, содержащий усилитель на управляемом мультивибраторе с транзистором и намагничивающимся трансформатором, цепь первичной обмотки которого подключена параллельно цепи источника питания, источник опорного напряжения и выходной фильтр (3 )

В известных стабилизаторах дости-.ается параметрическая стабилизация выходного напряжения при изменении напряжения питания и величины нагрузки в широких пределах, но не обеспечивается защита силового элементатранзистора при пуске и перегрузках и коротком замыкании в нагрузке.

Введение в стабилизатор отдельных устройств защиты по току усложняет стабилизатор за счет введения непос" редственно устройства защиты и схемы сопряжения устройства защиты со схемой стабилизатора.

96461

Целью изобретения является расширение фуикциональных возможностей стабилизатора путем обеспечения работы при перегрузке и коротком замыкании е нагрузке. S

Поставленная цель достигается тем, что в параметрический транзисторный стабилизатор введены развязывающий диод, балластный резистор, обмотка от

I рицательной обратной связи и отвод от ll0 первичной обмотки намагничивающегося трансформатора, причем указанный раэвязывающий диод, полярность включения которого прстивоположна полярности . подключаемого к входным выводам ста- 15 билизатора источника питания, включен последовательно в цепь первичной обмотки трансформатора, свободный вывод развязывающего диода подключ=н к входному выводу стабилизатора непосредст- рр венно или через указанный транзистор, балластный резистор шунтирует последовательную цепь, состоящую из части первичной обмотки с отводом и развя эывающего диода, а обмотка отрицатель-2g ной обратной связи трансформатора . включена в цепь источника питания.

На фиг. 1и 2 показаны варианты функциональной схемы стабилизатора, Стабилизатор содержит (фиг. 1) силовой (управляющий) транвистор 1, параллельный намагничивающий трансфор,матор 2, первичную обмотку 3, отпайку 4, обмотку 5 управления силовым и, одновременно, управляющим транзисто- г ром 1, обмотку 6 отрицательной обратной связи, балластный резистор 7, ба" зовый резистор 8, блок 9 запуска стабилизатора, развязывающий диод 10, источник опорного напряжения 11 (ста-, билитрон), конденсатор 12 соответственно, диод 13, дроссель 14 и конденсатор 15 L-С-О выходного сглаживающего фильтра, источник 16 питания, нагрузка 17, подключающий диод 18.

d$

Возможно также выполнение, когда в схему (фиг. 2) не включены конденсатор 12 и подключающий диод 18 и дополнительно введены обмотка 19 управления силовым тразистором 20, базовый о резистор 21 силового тразистора, стабилитрон 22, диоды 23-25 и резистор

26, входящие в источник 11 опорного напряжения, соответственно первичная и вторичная обмотка 27 и ZS силового дросселя 14.

Стабилизатор (фиг. 1) работает следующим образом.

3 ф

При подключении устройства к напря" жению источника питания транзистор l переводится в область насыщения блоком 9 запуска. Осуществляется быстрый заряд конденсатора 12 до напряжения пробоя стабилитро а, после чего начинается установившийся режим работы стабилизатора. .Перемагничивание сердечника трансформатора 2 в прямом направлении осуществляется напряжением Уящ0ст а ст11 в обратном направлении - напряжением

0 „„, которое фиксируется конденсато" ром 12.

Контур обратного перемагничиванйя замыкается через смещенный в прямом направлении диод 13. Дроссель 14 и конденсатор 15 обеспечивают необходимую фильтрацию выходного напряжения.

Переключение силового транзистора

1 происходит при намагничивании трансформатора 2, причем выходное напряже" ние поддерживается параметрическим постоянным способом

"вых= "пит 3 1 уравнение равенства в с на обмотке 3 трансформатора 2 — (Ц,вт-0ст ) g Т =

= "ст . Р-il Т) "уд "пит Х= ст i

1 где - р, - время открытого состо" откр ния транзистора, Т вЂ” период коммутации транзистора.

1аким образом, 136ых Бст11

Такой режим работы сохраняется при номинальных значениях тока силового транзистора l, когда ампер-витки тока через балластный резистор 7 превышают ампер-витки обмоток 5 и 6, причем разница укаэанных токов, приведенная к обмотке 3, обеспечивает ток через раз-, вязывающий диод 10, т. е. обеспечива" ет напряжение на обмотке 3, при открытом силовом транзисторе 1, равное UH -"сто

При размагничивании сердечника трансформатора 2 напряжение на обмотке 3, равное U qq обеспечивается путем создания тока в подключающем диоде 18, т. е. от конденсатора l2 через часть обмотки 3 между ее выводом и отпайкой 4, смещенной в прямом направлении, диод 13 и балластный резистор 7 создается ток, несколько превышающий сумму тока холостого хода указанной части обмотки 3 и приведенного обратного тока U силового транЭ эистора 1.

96!!6

При перегрузке и коротком замыкании в нагрузке увеличивается ток силового транзистора 1 и, соответственно, в обмотке 6 отрицательной обратной связи. Начиная с заданного значе- S ния тока силового транзистора 1, ток базового резистора 8 начинает уменьшаться вследствие того, что большая частв тока через балластный резистор

7 компенсируется током отрицательной обратной связи.

При дальнейшем увеличении тока силового транзистора 1 и, соответственно, уменьшении тока базы силового транзистора 1, этот транзистор переходмт в линейный режим огра нчения своего коллекторного тока и, следовательно, ограничение тока нагрузки.

Максимально возможный ток через силовой транзистор l при коэффициенте m усиления по току его, равном/3= со, равен току через балластный резистор 7, приведенному к обмотке 6 обратной отрицательной связи.

Практически /Ъ никогда не бывает 25 равным со, следовательно, реальный максимальный ток силового транэисто"

i ра 1 меньше теоретически возможного. . При переходе силового транзистора в линейный режим при работе в режиме ограничения тока возможна относительно длительная работа силового транзистора 1 в линейном режиме или его выключение, т. е. переход в режим размагничивания сердечника трансформатора 2.

31

Подключающий диод 18 не принципиален, так как вызван выбранным конкретным схемным выполнением размагничива" ния сердечника трансформатора 2 (фиг. 1).

Проходной стабилизатор с гальванической развязкой и предусилителемодин из возможных вариантов устройства (фиг. 2).

В приведенных схемах возможно подключение развязывающего диода 10,к клемме источника питания непосредственно или через силовой транзистор: а также возможно подключение как к плюсовой, так и к минусовой клемме источника питания раэвяэывающего ди" ода 10 и балластного резИстора 7.

Свойство предложенного стабилизатора ограничивать максимально возможныи ток в силовом транзисторе опредеи

SS ляет расширение функциональных возмож!

3 6 ностей предложенного стабилизатора по сравнению с известными, т. е. возможность работать при перегрузке и коротком замыкании в нагрузке.

Формула изобретения

Параметрический транзисторный ста-билизатор, содержащий усилитель на управляемом мультивибраторе с транзистором и намагничивающимся трансформатором, цепь первичной обмотки которого подключена параллельно цепи источника питания, источник опорного напряжения и выходной фильтр, о т л и ч а а шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей табилизатора путем обеспечения рабо" ты при перегрузке и коротком замыкании в нагрузке, в него введены развя" эывающий диод, балластный резистор, обмотка отрицательной обратной связи и отвод от первичной обмотки намагничивающегося трансформатора, причем указанный развязывающий диод, полярность включения которого противополож" на полярности подключаемого к входным выводам стабилизатора источника питания, включен госледовательно в цепь первичной обмотки трансформатора, свободный вывод развязывающего диода подключен к входному выводу стабилизатора непосредственно или через указанный транзистор, балластный резистор шунтирует последовательную цепь, состоящую из части первичной обмотки с отводом и развязывающего диода,.а об" мотка отрицательной обратной связи трансформатора включена в цепь источ" ника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Александров ф. И. и Сиваков А.P.

Импульсные полупроводниковые преобра" эователи и стабилизаторы постоянного напряжения. й., "Энергия", 1970, рис. 2-15, с. 71.

2. Киселев Л. H. и Машуков Е. В.

Импульсный стабилизатор напряжения на транзисторах. "Вестник электропромыш" ленности", и 8, 1962.

3. Коссов О. A. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений.

Изд. 2-е (переработанное и дополненное). И., "Энергия", 1971, рис. 12-.

33, с. 352.

964613

° а „ . 1

1ф

Составитель О. Мещерякова

Редактор Г. Ус Техред Е,баритончик Корректор С. Шекмар «

4 » «»«» »°

Заказ 7629/28 Тираж 9 14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д ° 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4