RU2016414C1

RU2016414C1 - Dc voltage stabilizer

Info

Publication number: RU2016414C1
Authority: RU
Inventors: С.Т. Дремов; Л.М. Попиль; С.Б. Власов; А.Л. Крамар
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт аналитического приборостроения
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: secondary power supply source. SUBSTANCE: device has a regulating element composed of power 6, matching 5 and control 4 transistors, control unit 8 the output of which is connected to the base of transistor 4, semiconductor element 9 and limiting element 10 connected in series between output terminal 3 and common bus. The limiting element is composed of serially-connected inverter 11, transformer 12 and rectifying-filtering unit 13 to reduce power consumption and enhanced efficiency. EFFECT: enhanced efficiency and reduced power consumption. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников вторичного электропитания. The invention relates to electrical engineering and can be used in the design of secondary power sources.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения, обладающие повышенным КПД. Known DC stabilizers with high efficiency.

В одном из известных стабилизаторов для повышения КПД разделены входные коллекторные цепи силового и согласующих транзисторов регулирующего элемента. Недостатками данного стабилизатора являются сложность схемного решения и недостаточно высокий КПД. Эти недостатки объясняются необходимостью двух питающих напряжений и большой величиной напряжения питания коллекторной цепи силового транзистора (1). In one of the known stabilizers, in order to increase the efficiency, the input collector circuits of the power and matching transistors of the control element are divided. The disadvantages of this stabilizer are the complexity of the circuit design and the insufficiently high efficiency. These shortcomings are explained by the need for two supply voltages and the large value of the supply voltage of the collector circuit of the power transistor (1).

В другом известном стабилизаторе для повышения КПД коллекторы согласующих транзисторов подключены к выходу DС-фильтра, подключенного к входу силового сглаживающего С-фильтра. Такое техническое решение значительно проще. Однако КПД этого стабилизатора ограничен, нестабильность выходного напряжения не может иметь достаточно малую величину, поскольку питающее напряжение колеблется в больших пределах (2). In another known stabilizer, to increase the efficiency, the collectors of the matching transistors are connected to the output of the DC filter connected to the input of the power smoothing C-filter. Such a technical solution is much simpler. However, the efficiency of this stabilizer is limited, the instability of the output voltage cannot have a sufficiently small value, since the supply voltage fluctuates over a wide range (2).

Из известных стабилизаторов наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий вывод для подключения питающего напряжения, общую шину, вывод для подключения потребителя и регулирующий элемент, коллектор управляющего транзистора которого через переходы база-эмиттер согласующего и силового транзисторов соединен с первым выводом токоограничивающего двухполюсника, база непосредственно подключена к другому выводу токоограничивающего двухполюсника и выходу узла управления, входы которого связаны с выводом для подключения потребителя и общей шиной, а эмиттер непосредственно подключен к коллектору согласующего транзистора, через полупроводниковый элемент соединен с коллектором силового транзистора и с выводом для подключения потребителя, через ограничительный элемент связан с общей шиной (3). Of the known stabilizers, the closest in technical essence and adopted as a prototype is a DC voltage stabilizer containing a terminal for connecting a supply voltage, a common bus, a terminal for connecting a consumer, and a control element, the collector of a control transistor of which is connected to the base-emitter junctions of the matching and power transistors with the first output of the current-limiting bipolar, the base is directly connected to the other output of the current-limiting bipolar and the output node ION, the inputs of which are connected with the output for the connection of the consumer and the common bus, and an emitter directly connected to the collector of the transistor matching, through the semiconductor element is connected to the collector of the power transistor and a terminal for connection of the consumer, through the restriction member is connected to a common bus (3).

В известном стабилизаторе КПД увеличен путем разделения выходных коллекторных цепей силового и согласующего транзисторов, т.е. простым путем. Однако недостатками известного стабилизатора являются недостаточно высокий КПД и большая мощность потребления. Эти недостатки объясняются большой величиной и значительными колебаниями питающего напряжения, а также большой мощностью потерь ограничительного элемента. In the known stabilizer, the efficiency is increased by separating the output collector circuits of the power and matching transistors, i.e. in a simple way. However, the disadvantages of the known stabilizer are insufficiently high efficiency and high power consumption. These shortcomings are explained by the large size and significant fluctuations in the supply voltage, as well as the high power loss of the limiting element.

Целью настоящего изобретения является повышение КПД и снижение потребляемой мощности. The aim of the present invention is to increase efficiency and reduce power consumption.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем входной вывод, регулирующий элемент на силовом, согласующем и управляющем транзисторах, коллектор силового транзистора которого подключен к выходному выводу, узел управления, входами подключенный к выходному выводу и общей шине, а выходом соединен с базой управляющего транзистора регулирующего элемента, токоограничивающий двухполюсник, включенный между эмиттером силового и базой управляющего транзисторов регулирующего элемента, полупроводниковый элемент, первый вывод которого соединен с выходным выводом, а второй вывод - с коллектором согласующего, эмиттером управляющего транзисторов и с первым выводом ограничительного элемента, второй вывод которого подключен к общей шине, ограничительный элемент выполнен в виде преобразователя постоянного напряжения на инверторе, трансформаторе и выпрямительно-фильтрующем узле, причем входные выводы инвертора использованы в качестве упомянутых первого и второго выводов ограничительного элемента, выход инвертора через трансформатор соединен со входом выпрямительно-фильтрующего узла, при этом входной вывод соединен с выходным выводом выпрямительно-фильтрующего узла противоположной полярности, другой выходной вывод которого соединен с эмиттером силового транзистора регулирующего элемента. This goal is achieved by the fact that in the DC voltage regulator containing the input terminal, a control element on the power, matching and control transistors, the collector of the power transistor which is connected to the output terminal, the control unit, the inputs connected to the output terminal and the common bus, and the output is connected to the base of the control transistor of the control element, the current-limiting bipolar connected between the power emitter and the base of the control transistor of the control element, a semiconductor the new element, the first output of which is connected to the output terminal, and the second output to the matching collector, the emitter of the control transistors and the first output of the limiting element, the second output of which is connected to a common bus, the limiting element is made in the form of a DC / DC converter on the inverter, transformer and rectifier-filtering unit, the input terminals of the inverter being used as the aforementioned first and second terminals of the restrictive element, the inverter output through a transformer with connected to the input of the rectifier-filtering node, while the input terminal is connected to the output terminal of the rectifier-filtering node of opposite polarity, the other output of which is connected to the emitter of the power transistor of the control element.

Проведенный анализ научно-технической и патентной литературы не выявил аналогичных технических решений. The analysis of scientific, technical and patent literature did not reveal similar technical solutions.

Электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения представлена на чертеже. The electrical circuit of a DC voltage stabilizer is shown in the drawing.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит входной вывод 1 для подключения источника питающего напряжения, общую шину 2, выходной вывод 3 для подключения потребителя, управляющий 4, согласующий 5 и силовой 6 транзисторы регулирующего элемента, токоограничивающий двухполюсник 7, узле 8 управления, полупроводниковый элемент 9, а также ограничительный элемент, выполненный в виде преобразователя 10 постоянного напряжения, состоящий из инвертора 11, трансформатора 12 и выпрямительно-фильтрующего узла 13. The DC voltage stabilizer contains an input terminal 1 for connecting a power supply source, a common bus 2, an output terminal 3 for connecting a consumer, a control 4, matching 5 and power 6 transistors of the control element, a current-limiting two-terminal 7, a control unit 8, a semiconductor element 9, and a restrictive element made in the form of a DC voltage converter 10, consisting of an inverter 11, a transformer 12 and a rectifier-filter assembly 13.

Вывод 1 через источник выходного напряжения преобразователя 10, включенный последовательно с источником питающего напряжения, соединен с эмиттером силового 6 транзистора и одним из выводов токоограничивающего двухполюсника 7. Коллектор управляющего транзистора 4 через переход база-эмиттер согласующего 5 транзистора подключен к базе силового 6 транзистора, его база соединена с другим выводов токоограничивающего двухполюсника 7 и с выходом узла управления 8, входы которого связаны с выводом 3 для подключения потребителя и с общей шиной 2, а эмиттер непосредственно подключен к коллектору согласующего 5 транзистора, через полупроводниковый элемент 9 соединен с коллектором силового 6 транзистора и с выводом 3 для подключения потребителя, а через преобpазователь 10 постоянного напряжения соединен с общей шиной 3. Pin 1 through the output voltage source of the converter 10, connected in series with the power supply source, is connected to the emitter of the power 6 transistor and one of the terminals of the current-limiting two-terminal 7. The collector of the control transistor 4 is connected to the base of the power 6 transistor through a base-emitter junction of the matching 5 transistor the base is connected to the other terminals of the current-limiting two-terminal 7 and to the output of the control unit 8, the inputs of which are connected to terminal 3 for connecting the consumer and to the common bus 2, and the mitter is directly connected to the collector of the matching transistor 5, through the semiconductor element 9 it is connected to the collector of the power transistor 6 and to terminal 3 for connecting the consumer, and through the DC-DC converter 10 it is connected to the common bus 3.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. При колебании питающего напряжения выходное напряжение изменяется незначительно за счет соответствующего изменения проводимости силового 6 транзистора под воздействием сигнала узла 8 управления. При этом благодаря разделению выходных коллекторных цепей силового 6 и согласующего 5 транзисторов с помощью полупроводникового элемента 9 и преобразователя 10 постоянного напряжения обеспечивается малое падение напряжения на силовом 6 транзисторе и, следовательно, повышенный КПД. Одновременно на выходе преобразователя 10 с помощью инвертора 11, трансформатора 12 и выпрямительно-фильтрующего узла 13 формируется напряжение (вых.пр.), которое включено последовательно с питающим напряжением (пит. ) и подается на вход стабилизатора. В результате снижается величина питающего напряжения для нормальной работы стабилизатора, снижаются пределы его изменения. Следовательно, повышается КПД, а также снижается мощность потребления стабилизатора, одновременно несколько снижается нестабильность выходного напряжения. The DC voltage stabilizer operates as follows. When the supply voltage fluctuates, the output voltage changes slightly due to a corresponding change in the conductivity of the power 6 transistor under the influence of the signal of the control unit 8. In this case, due to the separation of the output collector circuits of the power 6 and matching 5 transistors using a semiconductor element 9 and a DC-DC converter 10, a small voltage drop across the power 6 transistor is ensured and, therefore, an increased efficiency. At the same time, at the output of the converter 10 by means of an inverter 11, a transformer 12, and a rectifier-filtering unit 13, a voltage (output) is formed, which is connected in series with the supply voltage (power) and is supplied to the input of the stabilizer. As a result, the value of the supply voltage for the normal operation of the stabilizer decreases, the limits of its change are reduced. Therefore, the efficiency increases, and the power consumption of the stabilizer also decreases, while the instability of the output voltage is somewhat reduced.

Claims

A DC voltage stabilizer containing an input terminal, a control element on the power, matching and control transistors, the collector of the power transistor of which is connected to the output terminal, a control unit with inputs connected to the output terminal and the common bus, and the output is connected to the base of the control transistor of the control element, current limiting a two-terminal device connected between the power emitter and the base of the control transistor of the control element, a semiconductor element, the first output of which is connected it is connected to the output terminal, and the second terminal - with the matching collector, the emitter of the control transistors and with the first terminal output of the restrictive element, the second terminal of which is connected to a common bus, characterized in that, in order to increase the efficiency and reduce power consumption, the restrictive element is made in the form DC-DC converter on the inverter, transformer and rectifier-filtering unit, and the input terminals of the inverter are used as the first and second conclusions of the limiting element, in stroke inverter through a transformer connected to the input rectifier-filter assembly, wherein the input terminal is connected to the output terminal of rectifier-filter assembly of opposite polarity, the other output terminal of which is connected to the emitter of the power transistor regulating member.