CS216024B1 - Synchronizovaný impulsní stabilizovaný zdroj - Google Patents

Description

Vynález se týká synchronizovaného Impulsního stabilizovaného zdroje sestávajícího k

z regulačního tranzistoru, jehož emitoru je připojena tlumivka a zároveň katoda rekuperační diody, která je svou anodou připojena k zápornému pólu napájecího napětí, zatímco kladný pól napájecího napětí je připojen ke kolektoru regulačního tranzistoru a druhý pól tlumivky je připojen ke kladnému pólu filtračního kondensátoru, jehož záporný pól je připcqjen k zápornému pólu napájecího napětí, přičemž kladný pól filtračního kondenzátorů je zároveň výstupem impulsního stabilizovaného zdroje a napětí z něj je připojeno na první vstup komparátoru, zatímco jeho druhý vstup je připojen na zdroj referenčního napětí a báze regulačního tranzistoru je připojena na výstup budicího zesilovače, jehož vstup je připojen na synchronizační obvody.

Výhodou dosavadních známých synchronizovaných impulsních stabilizovaných zdrojů je jejich poměrně vysoká účinnost oproti stabilizovaným zdrojům, u kterých tranzistor pracuje jako proměnný odpor. Nevýhodou těchto stabilizovaných zdrojů je, že vyžadují poměrně vysokou hodnotu indukčnosti sériové tlumivky a obtížně se snyehronizují.

Uvedené nevýhody odstraňuje synchronizovaný impulsní stabilizovaný zdroj podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že synchronizační obvody mají dva signálové vstupy a jeden signálový výstup, přičemž první signálový vstup pro připojení synchronizačních Impulsů záporné polarity je připojen na první vstuD prvního součinového hradla a zároveň na první vetup druhého součinového hradla, jehož výstup je připojen k druhému vstupu prvního souči nového hradla, jehož výstup, který je zároveň signálovým výstupem synchronizačních obvodůty je připojen na vstup budicího zesilovače a výstup druhého součinového hradla je zároveň připojen na první vstup třetího součinového hradla, jehož výstup je připojen ne druhý vstup druhého součinového hradla a druhý vstup třetího součinového hradla je připojen na výstup komparátoru, který je zároveň druhým signálním vetupem synchronizačních obvodů.

Synchronizovaný Impulsní stabilizovaný zdroj podle vynálezu má tu přednost, že budicí zesilovač může být opatřen oddělovacím transformátorem, který stejnosměrně oddělí regulační tranzistor. Dalěí výhody stabilizovaného zdroje podle vynálezu vyplynou z popisu a funkce zdroje s přihlédnutím na přiložené schéma zapojení.

Synchronizovaný impulsní stabilizovaný zdroj podle vynálezu sestává z výkonná části a ze synchronizační části. Výkonovou část představuje regulační tranzistor T, k jehož emitoru . je připojena katoda rekuperační diody D a zároveň tlumivka L, jejíž druhý pól je připojen jednak na kladný pól filtračního kondensátoru C napětí nepřesahuje hodnotu, která by způsobila na výstupu K/3 komparátoru K stav log. 0, jsou oba vstupy SH 2/1 a SH 2/2 druhého součinového hradla SH 2. které spolu s třetím součinovým hradlem SH 3 tvoří klopný obvod typu RS (t.j. obvod pro nestavení - nulování), ve stavu log. 1 a výstup SH 1{3 prvního součinového hradla SH 1 je ve stavu log. 0, což má za následek otevření regulačního tranzistoru T a tím i průtok proudu tlumivkou L a růst napětí na filtračním kondensátoru C. Proud regulačním, tranzistorem T e tlumivkou L narůstá lineárně do okamžiku, který může být ohraničen jednak příchodem synchronizačního impulsu, nebo nárůstem napětí na filtračním kondensátoru C, na takovou hodnotu, která způsobí přechod výstupu K/3 komparátoru K ze stavu log. 1 do stavu log. 0. V prvém případě log. 0 na prvínm vstupu SH 1/1 prvního součinového hradla SH 1 má za následek přechod výstupu SH 1/3 součinového hradla SH 1 do stavu log. 1 a tím

216 024 prostřednictvím zesilovače Z uzavření regulačního tranzistoru T. Tpnto stav trvá do skončení synchronizačního impulsu, kdy log. 1 na výstupu SH 1/3 prvního součinového hradla SH 1 má za následek uzavření regulačního tranzistoru T. Proud tekoucí při uzavření regulačního tranzistoru T tlumivkou L změní svou cestu a nadále teče rekuperační diodou D a začne lineárně klesat. Tento stav trvá do té doby, než se opět otevře regulační tranzistor Τ. V případě, že proud tlumivkou L poklesne na nulovou hodnotu, rekuperační dioda D se uzavře a proud tlumivkou L přestane téci do otevření regulačního tranzistoru Τ. V druhém případě zvýěení napětí na filtračním kondenzátorů C způsobí, že stav výstupu K/3 komparátoru K se změní z log. 1 na log. O, a to má za následek překlopení klopného obvodu typu RS, takže na vstupu SH 1/1 prvního součinového hradla SH 1 se objeví log. 0, která změní stav výstupu SH 1/3 prvního součinového hradla SH 1 a prostřednictvím budicího zesilovače Z uzavře regulační tranzistor T. Nové otevření regulačního tranzistoru T věak může nastat až napětí na filtračním kondenzátorů C klesne pod prahovou hodnotu komparátoru K a synchronizační impuls překlopí klopný obvod RS. Potom po skončení synchronizačního impulsu je na výstupu SH 1/3 prvního součinového hradla SH 1 log. 0 a prostřednictvím budicího zesilovače Z se otevře regulační tranzistor T.

Budicí zesilovačvZ synchronizovaného impulsního stabilizovaného zdroje může být opatřen oddělovacím transformátorem (není znázorněn na zapojovacím schématu), který stejnoměrně oddělí regulační tranzistor T. Tento oddělovací transformátor přináší zvýěení účinnosti, lepěí využití energie dodávané budicím zesilovačem Z, což se zvlášť výrazně projevuje u stabilizovaných zdrojů pro vyšší napájecí napětí. Zároveň tento oddělovací transformátor zlepšuje režim regulačního tranzistoru T. Dalším důsledkem zařazení oddělovacího transformátoru je zablokování v případě nepřítomnosti synchronizačních impulsů na prvním signálovém vstupu 1. Tato skutečnost může být výhodně použita k ovládání zdroje logickými signály.

Další výhodou stabilizovaného zdroje podle vynálezu je, že umožňuje použít tlumivku L o menší hodnotě indukčnosti, protože pro správnou činnost zdroje bez relaxací, t.j. nepravidelném kmitání obvodu na nižším kmitočtu než pracovním, není vyžadován trvalý průtok proudu tlumivkou L. U běžných impulsních stabilizovaných zdrojů je trvalý průtok proudu tlumivkou L, který je přibližně roken středního hodnotě proudu odebíraného ze zdroje, podmínkou správné činnosti, a proto její indukčnost mísí lj^t volena podle nejmenší hodnoty proudu odebíraného ze zdroje, případně musí být zdroj vytfaven před zátěži, což snižuje jeho účinnost. Průřez jádra a vinutí naproti tomu musí být dimenzovány podle maximálního proudu odebíraného ze zdroje. Dojde-li k zániku proudu tlumivkou L, nastane rychlejší pokles napětí u filtračního kondenzátorů C, která má za důsledek, že obvod neobnoví svou normální činnost během jedné periody a obvod začne vykazovat relaxační kmity na nižším kmitočtu než pracovním. Tento jev nastane např. při odběru malého proudu ze zdroje, kdy na konci periody komparátor nevyhodnotí pokles napětí a nezpůsobí opětná sepnutí tranzistoru T. Indukčnost tlumivky však nedokáže v obvodu udržet proud po delší dobu než jednu periodu. Proud zanikne, dojde k poklesu napětí na filtračním kondenzátorů C. Nový nárůst však je omezen velikostí tlumivky a nedojde k němu během jedné periody. Tak nastanou nepravidelné kmity (relaxace) v kÉitOčtu než pracovním. Tento jev u zapojení podle vynálezu je podstatně omezen, protože dochází pravidelně k vypínání spínacího tranzistoru T a trvalý proud tlumivkou L není podmínkou.

216 024

Za předpokladu, že zdroj bude pracovat v rozmezí vstupního napětí + 10 % - -15 % od nominálního napětí a na regulačním tranzistoru T se uvažuje nulový úbytek napětí, platí pro velikost indukčnost! tlumivky vztah:

k . 0,23 . P

L = U 2 1 * o max kde P je perioda synchronizačních impulsů,

U_o je výstupní napětí, ío max je maximální proud odebíraný ze zdroje, k je poměr mezi maximálním a minimálním proudem odebíraným ze zdroje.

*.

V případě, že trvalý proud tlumivkou L se požaduje pouze v případě průtoku maximálního proudu, může se pro indukčnost tlumivky použít vztah:

0,23 . P

L = U -, ° 2 1 o max

Porovnáním obou vzorců vyplývá, že indukčnost tlumivky L při použití zapojení podle vynálezu může' být minimálně k krátě menSl, protože trvalý proud tlumivkou L při maximálním proudu není podmínkou správné funkoe. Praktická omezení je v nejmeněí Sířy proudového Impulsu, který je regulační tranzistor T schopen dodat.

Dílčí nevýhodou takto pracujícího zdroje je potřeba větěí hodnoty filtračního kondenzátoru C pro stejné zvlnění než u běžných stabilizovaných zdrojů. Tato nevýhoda je věak vyvážena předností, která umožňuje nepřímou komparaci napětí na filtračním kondenzátoru C.

V běžných zapojeních impulsních stabilizovaných zdrojů je třeba ponechat na filtračním kondenzátoru C zvlněni větěí než je rozlišovací schopnost komparátorů K. Tato nevýhoda může být při použití zapojení podle vynálezu odstraněna zvýěením zisku ve smyčce tím, že na vstup K/l komparátorů K se nepřivédí přímo napětí z filtračního kondenzátoru C, ale napětím na filtračním kondenzátoru C se ovládá např. tranzistor zapojení jako zdroj konstantního proudu, který nabíjí integrační kondenzátor (v obrázku nezakreslený). Napětí v tomto integračním kondenzátoru je přivedeno na vstup K/l komparátorů. Itegrační kondenzátoru je periodicvy vybíjen v rytmu synchronizačních impulsů. Tímto uspořádáním je možno zvýšit zisk zpětnovazebně smyčky a dále zlepšit činnost obvodu podle předmětu vynálezu.

Synchronizovaný impulsní stabilizovanýý zdroj podle vynálezu je možno využít ve všdch spínečovýoh stabilizovaných napájecích zdrojích, kde lze zajistit synchronizační signál a velikost proudu zdroje není omezen použitým tranzistorem.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Synchronizovaný impulsní stabilizovaný zdroj sestávající z regulačního tranzistoru, k jehož emitoru je připojena tlumivka a zároveň katoda rekuperační diody, která je svou anodou připojena k zápornému pólu napájecího napětí, zatímco kladný pól napájecího napětí je připojen ke kolektoru regulačního tranzistoru a druhý pól tlumivky je připojen ke kladnému pólu filtračního kondenzátoru, jehož záporný pól je připojen k zápornému pólu napájecího napětí, přičemž kladtaý pól filtračního kondenzátoru je zároveň výstupem impulsního stabilizovaného zdroje a napětí z něj je připojeno na první vstup komparátorů, zatímco jeho druhý vstup je připojen na zdroj referenčního napětí a báze regulačního tranzis216 024 toru je připojena na výstup budicího zesilovače, jehož vstup je připojena synchronizační obvody, vyznačený tlm, že synchronizační obvody mají dva signálové vstupy (1, K/3) a jeden signálový výstup (SH 1/3), přičemž první signálový vstup (1) pro připojení synchronizačních impulsů záporné polarity je připojen na první vstup (SH 1/1) prvního součinového hradla (SH 1) a zároveň na první vstup (SH 2/1) druhého součinového hradla (SH 2), jehož výstup (SH 2/3) je připojen k druhému vstupu (SH 1/2) prvního součinového hradla (SH 1), jehož výstup (SH 1/3), který je zároveň signálovým výstupem synchronizačních obvodů, je připojen na vstup (K/l) budicího zesilovače (K) a výstup (SH 2/3) druhého součinového hradla (SH 2) je zároveň připojen na první vstup (SH 3/1) třetího součinového hradla (SH 3), jehož výstup (SH 3/3) je připojen na druhý vstup (SH 2/2) druhého součinového hradla (SH 2) a druhý vetup (SH 3/2) třetího součinového hradle (SH 3) je připojen na výstup (K/3) komparátoru (K), který je zároveň druhým signálovým vstupem synchronizačních obvodů.