RU2564106C1 - Dc voltage stabiliser - Google Patents
Dc voltage stabiliser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564106C1 RU2564106C1 RU2014126166/07A RU2014126166A RU2564106C1 RU 2564106 C1 RU2564106 C1 RU 2564106C1 RU 2014126166/07 A RU2014126166/07 A RU 2014126166/07A RU 2014126166 A RU2014126166 A RU 2014126166A RU 2564106 C1 RU2564106 C1 RU 2564106C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- terminal
- voltage
- effect transistor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in secondary power supply systems of radio engineering, automation and computer technology.
В настоящее время известен стабилизатор постоянного напряжения (Datasheet search site Fairchild Semiconductor Corporation FAN7529) [1], содержащий регулирующий полевой транзистор, затвор которого шунтирован первым резистором, а сток подключен к точке соединения анода переключающего диода и первого вывода дросселя, второй вывод которого подсоединен к первому входному выводу, соединенному через входной конденсатор со вторым входным выводом, объединенным с первым выходным выводом, соединенным через выходной конденсатор с точкой соединения катода переключающего диода, второго выходного вывода и первого вывода выходного делителя напряжения, второй вывод которого подсоединен к первому выходному выводу, а средняя точка - к измерительному входу блока управления, второй резистор.Currently known DC voltage regulator (Datasheet search site Fairchild Semiconductor Corporation FAN7529) [1], containing a regulating field effect transistor, the gate of which is shunted by the first resistor, and the drain is connected to the junction point of the anode of the switching diode and the first output of the inductor, the second output of which is connected to a first input terminal connected through an input capacitor to a second input terminal combined with a first output terminal connected through an output capacitor to a junction point of a switching diode , the second output terminal and the first terminal of the output voltage divider, the second terminal of which is connected to the first output terminal, and the middle point is to the measuring input of the control unit, the second resistor.
Недостатком известного устройства является низкая надежность в связи с тем, что при большой скважности управляющего напряжения на затворе полевого транзистора (малых длительностях отпирающих импульсов) система управления стабилизатором постоянного напряжения теряет устойчивость регулирования и на выходе устройства возникают пульсации напряжения, превышающие предельно допустимые.A disadvantage of the known device is its low reliability due to the fact that with a large duty cycle of the control voltage at the gate of the field-effect transistor (small duration of gate pulses), the control system of the DC stabilizer loses control stability and voltage ripples exceeding the maximum allowable occur at the output of the device.
Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения (Datasheet search site Fairchild Semiconductor Corporation FAN4810 Evaluation Kit Users Guide) [1], содержащий регулирующий полевой транзистор, затвор которого шунтирован параллельной цепью из обратно включенного первого диода и первого резистора, а сток подключен к точке соединения анода переключающего диода и первого вывода дросселя, второй вывод которого подсоединен к первому входному выводу, соединенному через входной конденсатор со вторым входным выводом, объединенным с истоком регулирующего полевого транзистора и первым выходным выводом, соединенным через выходной конденсатор с точкой соединения катода переключающего диода, второго выходного вывода и первого вывода выходного делителя напряжения, второй вывод которого подсоединен к первому выходному выводу, а средняя точка - к измерительному входу блока управления, общий вывод которого подключен к первому выходному выводу, эмиттерный повторитель, выходной вывод которого подсоединен к первому выводу второго резистора.Closest to the proposed is a DC voltage stabilizer (Datasheet search site Fairchild Semiconductor Corporation FAN4810 Evaluation Kit Users Guide) [1], containing a regulating field-effect transistor, the gate of which is shunted by a parallel circuit from the back-connected first diode and the first resistor, and the drain is connected to the connection point the anode of the switching diode and the first output of the inductor, the second output of which is connected to the first input terminal connected through the input capacitor to the second input terminal, combined with the source of the regulating the left transistor and the first output terminal connected through the output capacitor to the connection point of the cathode of the switching diode, the second output terminal and the first output of the output voltage divider, the second terminal of which is connected to the first output terminal, and the middle point is to the measuring input of the control unit, the common terminal of which connected to the first output terminal, an emitter follower whose output terminal is connected to the first terminal of the second resistor.
Недостатком прототипа является низкая надежность в связи с тем, что при большой скважности управляющего напряжения на затворе полевого транзистора (малых длительностях отпирающих импульсов) система управления стабилизатором постоянного напряжения теряет устойчивость регулирования и на выходе устройства возникают пульсации напряжения, превышающие предельно допустимые.The disadvantage of the prototype is its low reliability due to the fact that with a large duty cycle of the control voltage at the gate of the field-effect transistor (short duration of gate pulses), the control system of the DC voltage stabilizer loses control stability and voltage ripples exceeding the maximum allowable occur at the output of the device.
Задачей изобретения является повышение надежности стабилизатора постоянного напряжения.The objective of the invention is to increase the reliability of the DC voltage stabilizer.
Поставленная задача достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий полевой транзистор, затвор которого шунтирован параллельной цепью из обратно включенного первого диода и первого резистора, а сток подключен к точке соединения анода переключающего диода и первого вывода дросселя, второй вывод которого подсоединен к первому входному выводу, соединенному через входной конденсатор со вторым входным выводом, объединенным с истоком регулирующего полевого транзистора и первым выходным выводом, соединенным через выходной конденсатор с точкой соединения катода переключающего диода, второго выходного вывода и первого вывода выходного делителя напряжения, второй вывод которого подсоединен к первому выходному выводу, а средняя точка - к измерительному входу блока управления, общий вывод которого подключен к первому выходному выводу, эмиттерный повторитель, выходной вывод которого подсоединен к первому выводу второго резистора, согласно изобретению введен разделительный конденсатор, включенный между вторым выводом второго резистора и затвором полевого транзистора, первый транзистор с нагрузочным резистором в цепи коллектора и дополнительный конденсатор, включенный между выводами коллектора и эмиттера первого транзистора, база которого подключена к выходному выводу блока управления, эмиттер - к первому выходному выводу, а коллектор - к входному выводу эмиттерного повторителя.This object is achieved by the fact that in the DC voltage regulator containing a regulating field effect transistor, the gate of which is shunted by a parallel circuit from the reverse connected first diode and the first resistor, and the drain is connected to the connection point of the anode of the switching diode and the first output of the inductor, the second terminal of which is connected to the first an input terminal connected through an input capacitor to a second input terminal combined with a source of a regulating field-effect transistor and a first output terminal connected through the output capacitor with the connection point of the cathode of the switching diode, the second output terminal and the first terminal of the output voltage divider, the second terminal of which is connected to the first output terminal, and the middle point is to the measuring input of the control unit, the common terminal of which is connected to the first output terminal, emitter a follower whose output terminal is connected to the first terminal of the second resistor, according to the invention, an isolation capacitor is connected between the second terminal of the second resistor and gate of the field-effect transistor, the first transistor with a load resistor in the collector circuit and an additional capacitor connected between the terminals of the collector and emitter of the first transistor, the base of which is connected to the output terminal of the control unit, the emitter to the first output terminal, and the collector to the input terminal of the emitter follower.
При этом в предложенном устройстве блок управления, например, может состоять из генератора импульсов, выход которого подключен к первому входу формирователя пилообразного напряжения и к первому входу схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу формирователя пилообразного напряжения, а третий вход - к выходу усилителя обратной связи, первый вход которого подсоединен к входному выводу блока управления, а второй вход - к выходу опорного элемента.Moreover, in the proposed device, the control unit, for example, may consist of a pulse generator, the output of which is connected to the first input of the sawtooth voltage generator and to the first input of the comparison circuit, the second input of which is connected to the output of the sawtooth voltage generator, and the third input to the output of the feedback amplifier communication, the first input of which is connected to the input terminal of the control unit, and the second input to the output of the support element.
При этом эмиттерный повторитель может быть выполнен на основе комплементарной пары транзисторов, объединенные базы и эмиттеры которых образуют соответственно входной и выходной выводы эмиттерного повторителя. Кроме того, эмиттерный повторитель может быть выполнен на основе второго транзистора и второго диода, включенного параллельно переходу эмиттер - база второго транзистора.In this case, the emitter follower can be made on the basis of a complementary pair of transistors, the combined bases and emitters of which form the input and output terminals of the emitter follower, respectively. In addition, the emitter follower can be made on the basis of a second transistor and a second diode connected in parallel with the emitter-base of the second transistor.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На рис. 1, 2 приведена схема электрическая стабилизатора постоянного напряжения и его вариантов, на рис. 3 - диаграммы токов и напряжений на элементах устройства.In fig. 1, 2 shows a diagram of an electric DC stabilizer and its variants, in Fig. 3 - diagrams of currents and voltages on the elements of the device.
Стабилизатор постоянного напряжения на рис. 1 содержит регулирующий полевой транзистор 1, затвор которого шунтирован параллельной цепью из обратно включенного защитного диода 2 и первого резистора 3, а сток подключен к точке соединения анода переключающего диода 4 и первого вывода дросселя 5, второй вывод которого подсоединен к первому входному выводу, соединенному через входной конденсатор 6 со вторым входным выводом, объединенным с истоком регулирующего полевого транзистора 1 и первым выходным выводом, соединенным через выходной конденсатор 7 с точкой соединения катода переключающего диода 4, второго выходного вывода и первого вывода выходного делителя напряжения 8, второй вывод которого подсоединен к первому выходному выводу, а средняя точка - к измерительному входу блока управления 9, общий вывод которого подключен к первому выходному выводу, эмиттерный повторитель 10, выполненный на рис. 1 на основе комплементарной пары транзисторов, объединенные базы и эмиттеры которых образуют соответственно входной и выходной выводы эмиттерного повторителя, выходной вывод которого подсоединен к первому выводу второго резистора 11, разделительный конденсатор 12, включенный между вторым выводом второго резистора 11 и затвором полевого транзистора 1, первый транзистор 13 с нагрузочным резистором 14 в цепи коллектора и дополнительный конденсатор 15, включенный между выводами коллектора и эмиттера первого транзистора 13, база которого подключена к выходному выводу блока управления 9, эмиттер - к первому выходному выводу, а коллектор - к входному выводу эмиттерного повторителя 10.DC voltage stabilizer in fig. 1 contains a control field-effect transistor 1, the gate of which is shunted by a parallel circuit from the back-connected
При этом в предложенном устройстве блок управления 9, например, может состоять из генератора импульсов 16, выход которого подключен к входу формирователя пилообразного напряжения 17 и к первому входу схемы сравнения 18, второй вход которой подключен к выходу формирователя пилообразного напряжения 17, а третий вход - к выходу усилителя обратной связи 19, первый вход которого подсоединен к входному выводу блока управления 9, а второй вход - к выходу опорного элемента 20.Moreover, in the proposed device, the control unit 9, for example, may consist of a
На рис. 2 приведен пример выполнения стабилизатора постоянного напряжения, в котором эмиттерный повторитель выполнен на основе второго транзистора и второго диода, включенного параллельно переходу эмиттер - база второго транзистора.In fig. Figure 2 shows an example of a DC voltage stabilizer in which the emitter follower is based on a second transistor and a second diode connected in parallel with the emitter-base of the second transistor.
На рис. 3 приведены:In fig. 3 are given:
- диаграмма напряжения 21 на выходе генератора импульсов 16;- voltage diagram 21 at the output of the
- диаграмма напряжения 22 на втором и третьем входах схемы сравнения 18;- voltage diagram 22 at the second and third inputs of the
- диаграмма напряжения 23 на выходе блока управления 9;- voltage diagram 23 at the output of the control unit 9;
- диаграмма напряжения 24 на выходе эмиттерного повторителя 10;- voltage diagram 24 at the output of the
- диаграмма напряжения 25 на затворе полевого транзистора 1;- voltage diagram 25 at the gate of the field effect transistor 1;
- диаграмма напряжения 26 на стоке полевого транзистора 1.- voltage diagram 26 at the drain of the field effect transistor 1.
Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.The DC voltage stabilizer operates as follows.
Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме. Допустим в начальный момент времени t0 (рис.3) на выходах генератора импульсов 16 и формирователя пилообразного напряжения 17 напряжение близко к нулю, при этом первый транзистор 13 с нагрузочным резистором 14 в цепи коллектора выключается. Через резистор 14 начинает заряжаться конденсатор 15 и на выходе эмиттерного повторителя 10 формируется импульс управления с пологим передним фронтом. Через резистор 11 и конденсатор 12 импульс управления поступает на затвор полевого транзистора 1, при этом, как известно, при напряжении его отпирания, в момент времени t1, образуется задержка нарастания фронта отпирающего импульса на время формирования переднего фронта напряжения на стоке полевого транзистора 1, при отпирании которого диод 4 закрывается и в дросселе 5 начинается процесс накопления энергии от источника входного напряжения. В момент времени t2 на входных выводах схемы сравнения 18 пилообразное напряжение пересекает напряжение с выхода усилителя обратной связи 19, при этом происходит изменение напряжения на выходе схемы сравнения 18 и на коллекторе первого транзистора 13. Конденсатор 15 разряжается и через эмиттерный повторитель 10, резистор 11 и конденсатор 12 формирует фронт запирания на затворе полевого транзистора 1, который запирается, и энергия, накопленная в дросселе 5, через диод 4, поступает в выходной конденсатор 7. С помощью регулирования скважности открытого и закрытого состояния полевого транзистора 1 напряжение на выходе стабилизатора постоянного напряжения поддерживается на заданном уровне. При изменении выходного напряжения, вызванного воздействием любого дестабилизирующего фактора, через делитель напряжения 8 происходит сравнение выходного напряжения с напряжением опорного элемента 20, и на выходе усилителя обратной связи 19 происходит соответствующее изменение выходного напряжения, которое изменяет момент срабатывания схемы сравнения 18, что вызывает изменение скважности управляющих импульсов первого транзистора 13 и, далее, полевого транзистора 1. При этом происходит компенсация изменения напряжения на выходе устройства на необходимую величину.Consider the operation of the device in steady state. Suppose that at the initial moment of time t 0 (Fig. 3) at the outputs of the
В известных устройствах по мере увеличения выходного напряжения длительность и скважность регулирующих импульсов полевого транзистора 1 увеличиваются, а длительность импульсов управления приближается к нулю. При этом усилительные элементы в промежутке между схемой сравнения 18 в связи с ограниченными амплитудно-частотными характеристиками переходят из линейного в резко нелинейную область преобразования. Это приводит к потере устойчивости системы стабилизации выходного напряжения и возникновению колебаний выходного напряжения с недопустимой амплитудой, что снижает надежность устройств.In known devices, as the output voltage increases, the duration and duty cycle of the control pulses of the field effect transistor 1 increase, and the duration of the control pulses approaches zero. In this case, the amplifying elements in the interval between the
Техническим результатом изобретения являются:The technical result of the invention are:
1. Введение дополнительного конденсатора 15 позволило затянуть фронт включения полевого транзистора 1 и при приближении длительности импульса управления на затворе полевого транзистора 1 к некоторой критической величине, например в момент времени t3, полевой транзистор 1 перестает работать в ключевом режиме, а переходит в линейный режим работы и процесс накопления энергии в дросселе 5 замедляется. В дальнейшем при увеличении входного напряжения и снижении требуемой величины накопления энергии дросселем 5 снижается амплитуда импульса управления и величина изменения напряжения на стоке полевого транзистора 1, а длительность импульса управления (t3, t4, t5) практически не изменяется. При этом удается избежать потери устойчивости системы стабилизации выходного напряжения и возникновения колебаний выходного напряжения с недопустимой амплитудой из-за перехода элементов блока управления из линейного в резко нелинейную область преобразования.1. The introduction of an
2. Введение разделительного конденсатора 12 позволяет избежать неопределенности в ограничении длительности импульса управления, при изменении напряжения срабатывания регулирующего полевого транзистора 1 и изменении выходных амплитудных характеристик блока управления 9 и эмиттерного повторителя 10, который обычно выполняется в виде комплементарной пары транзисторов, при воздействии любых дестабилизирующих факторов (температура, время, радиация и т.п.).2. The introduction of the
Кроме этого при достаточной мощности первого транзистора 13 возможно заменить диодом один из транзисторов комплементарной пары. При этом весь ток выключения полевого транзистора 1 будет замыкаться через первый транзистор 13.In addition, with sufficient power of the
Источники информацииInformation sources
1. http://www.fairchildsemi.com1. http://www.fairchildsemi.com
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126166/07A RU2564106C1 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Dc voltage stabiliser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126166/07A RU2564106C1 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Dc voltage stabiliser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2564106C1 true RU2564106C1 (en) | 2015-09-27 |
Family
ID=54250941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014126166/07A RU2564106C1 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Dc voltage stabiliser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564106C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2628763C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-08-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Dc voltage stabiliser |
RU2795478C1 (en) * | 2022-11-01 | 2023-05-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Source of stable current or voltage with pulse regulation |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU76182U1 (en) * | 2007-10-08 | 2008-09-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | VOLTAGE REGULATOR |
RU98648U1 (en) * | 2010-07-06 | 2010-10-20 | Артур Отарович Халатов | PULSE CURRENT STABILIZER |
-
2014
- 2014-06-26 RU RU2014126166/07A patent/RU2564106C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU76182U1 (en) * | 2007-10-08 | 2008-09-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | VOLTAGE REGULATOR |
RU98648U1 (en) * | 2010-07-06 | 2010-10-20 | Артур Отарович Халатов | PULSE CURRENT STABILIZER |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2628763C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-08-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Dc voltage stabiliser |
RU2795478C1 (en) * | 2022-11-01 | 2023-05-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Source of stable current or voltage with pulse regulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104300773B (en) | Self-adaptation dummy-load circuit | |
US9812856B2 (en) | Modulation mode control circuit, switch control circuit including the modulation mode control circuit and power supply device including the switch control circuit | |
US20200177176A1 (en) | Current controlled amplifier | |
US8531212B2 (en) | Drive circuit for voltage-control type of semiconductor switching device | |
RU2642839C2 (en) | High-voltage dc-to-dc converter | |
US20150115911A1 (en) | Adaptive Off Time Control Scheme for Semi-Resonant and Hybrid Converters | |
JP2006025596A (en) | Slope compensated switching regulator and compensation method therefor | |
Schirone et al. | Predictive dead time controller for GaN‐based boost converters | |
CN109194145B (en) | Drive circuit of push-pull switching power supply and push-pull switching power supply | |
US9979301B2 (en) | Control method and control circuit for switching power supply | |
US8310796B2 (en) | Methods and systems for operating power converters | |
Lee et al. | Accurate dead-time control for synchronous buck converter with fast error sensing circuits | |
US20170264198A1 (en) | Switching control circuit and control method | |
CN201440636U (en) | Limiting circuit with largest conduction duty ratio for power switch tube of switch power supply | |
KR20160011604A (en) | Step-down circuit | |
CN108254614B (en) | Switching power supply and voltage sampling circuit thereof | |
CN103269161A (en) | Constant-current output BUCK power circuit | |
JP6328941B2 (en) | Receiver circuit and power converter for use in a power converter controller | |
RU2564106C1 (en) | Dc voltage stabiliser | |
TWI496403B (en) | Voltage converter controller and voltage converter circuit | |
Ting et al. | Digital control of IGBTs for module shutdown in input-series and output-parallel connected modular DC-DC converter | |
CN110447170B (en) | Power switching device and method of operating the same | |
RU2628763C1 (en) | Dc voltage stabiliser | |
Ikeda et al. | Active clamp resonant sepic converter for local voltage regulation in 48V dc based energy management systems | |
RU2541519C1 (en) | Stabilised dc voltage converter |