SU758100A1 - Импульсный стабилизатор постоянного напряжения ' - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания, и предназначено для использования в вычислительной технике и аппаратуре связи. 5

Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные ключевой транзистор и сглаживающий 1С0- фильтр,.а также блок управления, подключен- ¹⁰ ный цепью обратной связи к выходным клеммам, и блок запуска. Выход блока управления гальванически связан с ключевым транзистором, а питание блока управления в установившемся режиме 15 осуществляется с выхода устройства ^1] .

Недостатками данного стабилизато- . ра являются значительное выделение избыточной мощности в элементах блока управления в случае высокого входного 20 •напряжения,обусловленное его гальванической связью с ключевым транзистором, и невозможность работы стабилизатора, когда величина выходного напряжения ниже требуемого для питания блока управления.

тор, подключенный одним выводом к входной клемме, а другим через последовательно соединенные первичную обмотку токового трансформатора и 1_ С ϋфильтр - к выходной клемме, причем конденсатор фильтра подключен между выходной клеммой и общей шиной, блок управления и защиты, подключенный соответствующими входами к выходной клемме, общей шине и вторичной обмотке токового трансформатора, а выходом через импульсный трансформатор - к управляющему выводу ключевого транзистора £2] .

Ввиду того, что питание блока управления и защиты осуществляется со входа стабилизатора, данному устройству присущ существенный недостаток - в случае высокого значения напряжения на входе происходит бесполезное рассеяние мощности на элементах блока управления и защиты. Это приводит к снижению КПД и надежности, а в ряде случаев исключает целесообразность использования стабилизатора.

Кроме того, подача питания на блок

управления и защиты со входа не позволяет строить данный стабилизатор напряжения с фильтром, включенным по поНаиболее близкий к предлагаемому импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит ключевой транзис3

758100

4

лярно-инвертирующей схеме, что ограничивает его функциональные возможности.· Цель.изобретения - расширение функциональных возможностей импульсного стабилизатора напряжения путем достижения независимости его работы от величины входного и от полярности выходного напряжения при одновременном повышении надежности и КПД.

Указанная цель достигается тем, что -в стабилизатор введены блок запуска, дополнительная обмотка на дросселе фильтра, стабилитрон и однополупериод ный выпрямитель, входом подключенный к дополнительной обмотке дросселя фильтра, причем стабилитрон подключен между выходной клеммой и общей шиной, а блок запуска включен между входной клеммой и соответствующей ей по полярности клеммой питания блока управления и защиты, соединенной также с соответствующим выходом однополупериодного выпрямителя, второй выход которого подключен к другой клемме питания блока управления и защиты и к выходной клемме.

На фиг. 1 представлена схема импульсного стабилизатора напряжения с ЦСϋ сглаживающим фильтром, включенным по полярно-инвертирующей схеме; на фиг. 2 - то же,по неинвертирующей пря мой схеме.

10

30

Устройство содержит ключевой транзистор 1, последовательно с ним включенный сглаживающий ЬСО-фильтр 2, состоящий иэ дросселя 3, конденсатора 4 и диода 5. В коллекторную цепь ключево-д го транзистора 1 включен трансформатор

тока 6. Дроссель ' 3 имеет дополнительную обмотку 7, к которой подключен однополупериодный выпрямитель 8, состоящий из выпрямительного диода 9 и кон дейсатора 10. Блок 11 управления и за щиты связан своими выходами 12 и 13 через импульсный трансформатор 14.с , управляющим переходом ключевого.транзистора 1. Входы 15 и '16 блока 11 управления и защиты связаны со вторичнойИ обмоткой трансформатора тока 6. Входы 17 и 18 блока 11 управления являются клеммами его питания, причем вход 17, являющийся положительной клеммой питания, соединен с положительным выводом 19 однополупериодного выпрямителя 8, а вход 18, являющийся отрицательной клеммой питания, - с отрицательным выводом 20 однополупериодного выпрямителя 8. Стабилизатор имеет две входных$$ клеммы - отрицательной полярности 21 и положительной полярности 22, и две выходных клеммы 23 и 24, причем входная клемма 22 и выходная клемма 24 соединены между собой. Выходная клемма 23 имеет положительную полярность, а ,40 выходная клемма 24 - отрицательную. Положительная клемма питания 17 блока 11 управления и защиты соединена с одноименной с ней по полярности выходной клеммой 23. Отрицательный вход

,_40

15

20

25

50

|обратной связи 25 блока 11 управления и защиты соединен с отрицательной выходной клеммой 24, а положительный вход обратной связи 26 -с положительной выходной клеммой 23. На выход стабилизатора напряжения включен стабилитрон 27, причем его катод подключен к положительной выходной клемме 23, а анод - к отрицательной выходной клемме 24. Между входной отрицательной клеммой 21 и отрицательной клеммой питания 18 блока 11 управления и защиты включен блок 28 запуска.

В неинвертирующей прямой схеме (фиг.2) выходная клемма 2 3 имеет отрицательную полярность, а выходная клемма 24 - положительную, и, соответственно этому, положительная клемма питания 17 блока 11 управления И защиты соединена с выходной положительной клеммой 24; отрицательный' вход обратной связи 25 блока 11 управления и защиты соединен с выходной клеммой 23, а положительный вход обратной связи 26 - с выходной клеммой 24; катод стабилитрона 27 подключен к положительной выходной клемме 24, а анод - к отрицательной выходной клемме 2 3.

Импульсный стабилизатор напряжения, представленный на фиг.1, работает следующим образом..

При подаче напряжения постоянного тока на входные клеммы 21 и 22 блок запуска 28 осуществляет подачу напряжения питания на блок 11 управления и защиты по следующей цепи: плюс источника, входная клемма 22, стабилитрон 27, положительная 17 и отрицательная 18 клеммы питания блока 11 управления и защиты, блок запуска 28, входная клемма 21, минус источника (стабилитрон 27 работает как обычный диод). При этом блок 11 управления и защиты начинает вырабатывать импульсы управления, которые с выходов 12,13 через импульсный трансформатор 14 поступают на управляющий переход ключевого транзистора 1. Ключевой транзистор 1 начинает периодически подключать к источнику входного напряжения сглаживающий ЮО-фильтр 2, в результате чего на выходных клеммах 23,24 появляется выходное напряжение, которое подается на входы обратной связи 25 и 26 блока 11 управления и защиты. Стабилитрон входит в режим нормальной работы. При этом на дополнительной обмотке 7 дросселя 3 появляются двуполярные прямоугольные импульсы. Выпрямительный диод 9 открыва ется на интервалах закрытого состояния ключевого транзистора 1, и конденсатор 10 заряжается до амплитудного значения поступающих на него импульсов, пропорционального амплитуде стабилизированного выходного напряжения. Таким образом, на выходах 19 и

5

758100

6

20 однополупериодного выпрямителя 8 появляется стабильное напряжение, которое поступает на клеммы питания 17,

18 блока 11 управления и защиты. После подачи напряжения.питания на блок 11 управления и защиты блок запуска 5 28 отключается и тем самым рвет цепь, соединяющую клемму питания 18 блока 11 управления и защиты и входную клемму 21. Стабилитрон 27 оказывается закрытым, так как к нему приложено вы- Ю ходное напряжение в обратном направлении, но недостаточное по величине для возникновения прибоя стабилитрона.

В случае аварийного повышения выходного напряжения стабилизатора, пре-5 вышающего величину напряжения пробоя стабилитрона 27, последний пробивается. При этом резко увеличивается амплитуда импульсов тока, протекающая через ключевой транзистор 1. Информация об увеличении этого тока через трансформатор 6 тока поступает на входы 15, 16 блока 11 управления и защиты, который отключает стабилизатор напряжения. 25

В случае аварийного изменения полярности выходного напряжения, например в случае пробоя или замыкания диода 5, к стабилитрону 27 прикладывается напряжение в прямом направлении, при этом стабилитрон работает ³⁰ как обычный диод. Это, с одной стороны, приводит к срабатыванию защиты ( как было описано -выше), а с другой стороны, ограничивает величину напряжения противоположной полярности на 35 выходных клеммах 23, 24 до безопасной для потребителя.

Работа импульсного стабилизатора напряжения с 1.С0 сглаживающим фильтром, включенным по прямой схеме, пред-^0 ставленного на фиг.2, аналогична работе схемы на фиг.1, за исключением того, что при подаче напряжения постоянного тока на входные клеммы 21,22 блок запуска 28 осуществляет подачу 45 напряжения на блок 11 управления и защиты по цепи: плюс источника, вход- . ная клемма 22, положительная 17 и отрицательная 18 клеммы питания блока 11 управления и защиты, блок запуска 28, 50 входная клемма 21, минус источника.

Использование новых элементов блока запуска, дополнительной обмотки силового дросселя с однополупериодным выпрямителем и стабилитрона - выгодно 55 отличает предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения от известных, так как достигается независимость работы стабилизатора от величины входного напряжения, т.е. отсутствует бесполез-60 ное рассеяние мощности на элементах устройства управления и защиты в случае высокого значения входного напряжения, что позволяет повысить КПД и надежность стабилизатора напряжения; достигается возможность строить стаби лизатор напряжения с использованием одних и тех же узлов и элементов как по схеме с ЬСϋ-фильтром, включенным по прямой схеме, так и с ЮС-фильтром включенным по полярно-инвертирующей схеме, что расширяет область применения данных устройств и устраняет необходимость разработки новых стабилизаторов напряжения с полярно-инвертирующим по отношению ко входу выходом? кроме того, обеспечивается ограничение величины выходного напряжения в стабилизаторах в аварийных ситуациях, что позволяет повысить их надежность.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий ключевой транзистор, подключенный одним выводом к входной клемме, а другим через последовательно соединенные первичную обмотку токового трансформатора и ЬС 0-фильтр - к выходной клемме, причем конденсатор фильтра подключен между выходной клеммой и общей шиной, блок управления и защиты, подключенный соответствующими входами к выходной клемме, общей шине и вторичной обмотке токового трансформатора, а выходом через импульсный трансформатор - к управляющему выводу ключевого транзистора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем достижения независимости работы импульсного стабилизатора от величины входного и от полярности выходного напряжения при одновременном повышении надежности и КПД, в него введены блок запуска, дополнительная обмотка на дросселе фильтра, стабилитрон и однополупериодный выпрямитель, входом подключенный к дополнительной обмотке дросселя фильтра, причем стабилитрон подключен между выходной клеммой и общей шиной, а блок запуска включен между входной клеммой и соответствующей ей по полярности .клеммой питания блока управления и защиты, соединенной также с соответствующим выходом однополупериодного выпрямителя , второй выход которого подключен к другой клемме питания блока управления и защиты и к выходной клемме.