SU845146A1 - Ключевой стабилизатор напр жени посто н-НОгО TOKA - Google Patents

Description

(54) КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано, например, во вторичных источниках питани  (ВИП-ах) портативных телевизионных приемников, подключаемых к сети или аккумул торной батарее.

Известны стабилизированные источники питани , у которых регулирующий транзистор работает в режиме переключени  последовательного или параллельного типа 1

Известен также ключевой стабилизатор напр жени  посто нного тока, содержащий составной транзисторный ключ на транзисторах разной проводимости, /-СО-фильтр, дроссель которого имеет две изолированные равновитковьге силовые обмотки, включенный между выходом ключа и выходными выводами, модул тор - на базе одноемкостного мультивибратора с бипол рными транзисторами и двухбазовым диодом, выход которого соединен с входом транзисторного ключа, балансный усилитель сигнала ошибки выходом подключенный через буферный каскад усилени  к входу модул тора, а входами - к источнику опорного напр жени  и резистивному делителю выходного напр жени  2.

Недостатком известного устройства  вл етс  трудность переключени  /.C фильтpa с одного типа стабилизации на другой (так, при питании от сети на входе стабилизатора имеютс  силовой трансформатор и выпр митель и чтобы сильно не снижать КПД ВИП-а в целом, стабилизатор должен быть последовательного типа, а при работе от аккумул торной батареи необходимо примен ть стабилизатор параллельного типа, так как напр жение батареи зачастую не соответствует требуемым величинам в схеме устройства), причем изменение схемы включени  обмоток дроссел  AGff-фильтр приводит к повыщению уровн  излучени  радиопомех , ибо эти обмотки наход тс  под импульсным потенциалом, создаваемым ключевым транзистором, а элемент коммутации должен располагатьс  вне стабилизатора (применение электромагнитного реле исключаетс  при больщом диапазоне изменени  входного напр жени , а пользование тумблером отражаетс  на конструкции уст20 ройства и услови х ее эксплуатации).

Цель изобретени  - расщирение функциональных возможностей ключевого стабилизатора путем изменени  схемы включени  обмоток дроссел  ЛСР-фильтра по параллельной или последовательной схеме без увеличени  уровн  излучаемых помех при сохранении высокого КПД ВИП-а в целом. Поставленна  цель достигаетс  тем, что дроссель АС -фильтра содержит две одинаковые изолированные одна от другой равновитковые силовые обмотки, между началами и концами которых включены два дополнительных выпр мительных диода, причем анод первого из них подключен к эмиттеру ключа, катод - к диоду ЛСО-фильтра, анод второго - к входу цепи коммутации, между которой и общей шиной установлен конденсатор фильтра, а катод - к основному выходу стабилизатора соответственно. На чертеже приведена принципиальна  схема предлагаемого устройства. Силовым элементом составного транзисторного ключа  вл етс  транзистор 1, а предусилитель сигналов его базовой цепи - транзистор 2. Эмиттер транзистора I соединен с началом обмотки 3 дроссел  4 (везде начала обмоток обозначены точкой) и анодом диода 5, катод которого подключен к диоду 6 / СВ-фильтра и началу обмотки 7. Конец обмотки 3 соединен с конденсатором 8 сто щим на входе цепи коммутации (клемма 9), а конец обмотки 7 подходит к конденсатору 10, установленному на выходе стабилизатора (клемма 11). LCD потенциометра 12 резистивного делител  часть выходного напр жени  подаетс  на один из входов балансного усилител  13 сигнала ощибки, у которого второй вход соединен с источником опорного напр жени  - стабилитроном 14. Между коллекторами транзисторов балансного усилител  подключен транзистор 15, выполн ющий роль зар дного резистора дл  врем задающего конденсатора 16 автогенератора 17, собранного по схеме обычного одноемкостного мультивибратора , у которого в качестве разр дного элемента применен двухбазовый диод 18, а коммутирующим диодом служит участок база-эмиттер транзистора 19. База и коллектор этого транзистора соединены с положительной щиной источника питани  резисторами 20 и 21 соответственно, а коллектор еще и с анодом разделительного диода 22, у которого катод соединен с базой транзисторов 23, 24, коллекторна  цепь которых через диод 25 соединена с второй базой диода 18 и через резисторы с базой транзистора 2. Цепь коммутации (клемма 9) через диод 26 и резисторы 27, 28 соединена с базой транзистора 23 и коллектором транзистора 15 соответственно. Инвертором напр жени  на клемме 9  вл етс  транзистор 29, коллектор которого через диод 30 соединен с общей точкой токоограничивающего резистора 31, эмиттера двухбазового диода 18 и конденсатора 16. Другой конец резистора 31 подключен к коллектору транзистора 15. Дополнительна  обмотка 32 дроссел  4 подключена между коллектором транзистора 1 и эмиттером транзистора 2. Дополнительный диод 33 включен между входом цепи коммутации (клемма 9) и основным выходом стабилизатора (клемма 11) Стабилизатор работает следующим образом (первый вариант). Если между клеммой 9 и минусовой щиной источника питани  установить перемычку (она может быть распа на в колодке щнура питани  от аккумул тора), то стабилизатор  вл етс  ключом с параллельным подключением дроссел  /СР-фильтра и нагрузки , а если перемычка отсутствует (в колодке щнура питани  от сети), то последовательного типа (ключ, дроссель и нагрузка включены последовательно). После подачи питающего напр жени  током резистора 20 участок ба а-эмиттер транзистора 19 смещаетс  в пр мом направлении , транзистор 19 открыт, а транзисторы 23, 24, 2, 1 - закрыты. Закрыт транзистор 29 (потенциал его базы равен 0) и обратно смещены диоды 30 и 25. Возможность открыти  транзисторов 23, 24 током резистора 28 исключаетс  щунтированием его на общую (минусовую) щину источника питани  диодом 26 (по условию клемма 9 соединена перемычкой с минусовой щиной). Одновременно по вл етс  напр жение на стабилитроне 14 и баланс усилител  13 нарущаетс  (так как напр жение на выходе стабилизатора еще отсутствует), открываетс  транзистор 15 и током резистора 31 зар жаетс  конденсатор 16 через пр мосмещенный переход база-эмиттер транзистора 19, потенциал эмиттера диода 18 повыщаетс  и при достижении определенной величины пробиваетс  переход эмиттер-база 1. Тогда зар женный конденсатор 16 оказываетс  подключенным между базой и эмиттером транзистора 19, он закрываетс  (минус на базе), и емкость 16 начинает перезар жатьс  током резистора 20. Током резистора 21 открываютс  транзисторы 23, 24, за ними транзисторы 2 и 1. Фиксаци  потенциала базы 2 диода 18 на нулевом уровне благодар  открывающемус  диоду 25 способствует надежному открытию участка эмит тер-база двухбазового диода 18. Ток транзистора 1 по обмотке 3 намагничивает сердечник дроссел  4, в котором происходит накапливание энергии. Дополнительным напр жением обмотки 32 транзистор 1 открываетс  до насыщени , чем уменьшаетс  рассеивание мощности на нем. Как только при перезар дке конденсатора 16 вновь открываетс  транзистор 19, транзисторы 23, 24, 2, 1 запираютс , ;амозакрываетс  диод 18. Сердечник дроссел  4 размагничиваетс  и ЭДС самоиндукции на обмотке 7 через диод 6 зар жает конденсатор 10 и запитывает нагрузку. Вновь начинает зар жатьс  конденсатор 16, и цикл повтор етс . Как только напр жение на нагрузке достигнет заданного уровн , в системе устанавливаетс  динамическое равновесие (чем больще напр жение на

нагрузке, тем ниже частота следовани  выходных импульсов с транзистора 1 и наоборот ) . Во врем  работы диоды 5 и 33 закрыты ибо на катодах у них потенциалы более положительны, чем на анодах (на величину выходного напр жени ). Ввиду того, что резистор 20 подключен к входу стабилизатора , то при изменении входного напр жени  и тока нагрузки задающа  часть работает как ШИМ-ЧИМ-модул тор, чем резко увеличиваетс  динамический диапазон работы устройства (совместно измен ютс  длительность импульса и частота их следовани ).

Работа стабилизатора заключаетс  в следующем (второй вариант).

Поскольку нет перемычки с клеммы 9 на минусовую щину, то ток транзистора 1 протекает через диод 5 по обмотке 7 дроссел  4, зар жа  конденсатор 10 и намагничива  сердечник дроссел . При этом напр жение на клемме 9 примерно равно выходному напр жению на клемме 11 (действительно , 1/7 UBX-и ых при насыщенном транзисторе 1, 0 з по начальному условию , так как обмотки 3 и 7 равновитковые, UKA.S (L Bx-UB, UgbK, где Uj, UY - напр жение на обмотках 3 и 7 дроссел  4, UBX - входное напр жение на шинах « + и «-, Uftjrt - напр жение на выходе клемме 11, U.g- напр жение на входе цепи коммутации - клемме 9). Напр жение на клемме 9 дополнительно фильтруетс  конденсатором 8. Учитыва  это,  сно, что запираетс  диод 26 и открываетс  транзистор 29, при этом эмиттер диода 18 через диод 30 и участок коллектор-эмиттер транзистора 29 соедин етс  с шиной «- (а значит и с базой 1), из-за чего транзистор 19 остаетс  всегда открытым. Сигнал управлени  с коллектора транзистора 15 поступает на базу транзисторов 23, 24 через резисторы 28, 27. Теперь не трудно убедитьс , . что устройство работает подобно двухпозиционному (релейному стабилизатору ): при включении питани  по вл етс  напр жение на стабилитроне 14, перекашиваетс  усилитель 13, открываютс  транзисторы 15, 23, 24, 2, 1, зар жаетс  конденсатор и накапливаетс  энерги  в сердечнике дроссел  4 при протекании тока ключа через обмотки 3 и 7 (протекание одной части тока ключа через обмотку 3 на нагрузку осуществл етс  благодар  открывающемус  диоду 33, а другой части - через диод 5 и обмотку 7)-. Как только напр жение на потенциометре 12 достигнет уровн  опорног восстанавливаетс  баланс усилител  13, закрываютс  транзисторы 15, 23, 24, 2, 1. Сердечник дроссел  размагничиваетс , ЭДС самоиндукции с обмотки 7 через диод 6 поддерживает ток нагрузки. В системе устанавливаетс  динамическое равновесие -

чем больше выходное напр жение, тем ниже частота следовани  выходных импульсов с транзистора 1 и наоборот. Необозначенные в схеме автогенератора 17 емкости корректируют фронты импульсов, что необходимо

дл  уменьшени  уровн  излучени  при работе стабилизатора в обоих режимах, но с целью упрощени  по снений принципа работы они не рассматриваютс .

Таким образом, незначительное видоизменение схемы стабилизатора (наличие

илиотсутствие перемычки в цепи коммутации ) позвол ет легко измен ть тип включени  дроссел  (З фильтра (последовательно или параллельно с нагрузкой), что расшир ет его функциональные возможности

при сохранении удовлетворительного КПД

всего ВИП-а в целом, без увеличени  уровн  помех целью коммутации.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 444172, кл. G 05 F 1/56, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 463957, кл. G 05 F 1/58, 1973.