Патент на изобретение №2380735

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры. Технический результат – повышение надежности стабилизатора путем исключения появления импульсного напряжения на нагрузке при его включении. Это достигается тем, что в стабилизатор введены защитный транзистор (10), RC-цепь из последовательно соединенных резистора (8) и конденсатора (7), а также диод (9), катод которого соединен с базой защитного транзистора (10) и точкой соединения резистора (8) и конденсатора (7) RC-цепи, которая включена между эмиттером защитного транзистора (10) и общим выводом стабилизатора. При этом переход эмиттер-коллектор защитного транзистора (10) подключен к выходному выводу LC-фильтра и выводу для подключения нагрузки. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры.

Известен импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока по а.с. 666531, G05F 1/56, обеспечивающий ограничение пускового тока в момент включения. Данный стабилизатор не обеспечивает защиты нагрузки от импульсного напряжения при включении стабилизатора.

Известны также импульсные стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 610095, G05F 1/58, 1408429, G05F 1/569, обеспечивающие защиту нагрузки от повышенного напряжения.

Недостатком известных стабилизаторов является сложность, обусловленная использованием блоков защиты, выполненных в виде стабилизаторов с непрерывным регулированием.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является импульсный стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 679968, G05F 1/58, принятый за прототип.

На фиг.1 приведена схема стабилизатора-прототипа, где обозначено:

1 – регулирующий транзистор;

2 – дроссель фильтра;

3 – конденсатор фильтра;

4 – коммутирующий диод;

5 – блок управления;

6 – конденсатор.

Стабилизатор-прототип содержит регулирующий транзистор 1, LC-фильтр на дросселе 2 и конденсатор 3, который подключен к выходным выводам стабилизатора. При этом коммутирующий диод 4 соединен с входом LC-фильтра, выход блока управления 5 подключен к базе транзистора 1, а конденсатор 6 подключен параллельно последовательно соединенным транзистору 1 и дросселю 2.

Стабилизатор-прототип работает следующим образом.

При включении питающего напряжения ток заряда конденсатора фильтра 3 является суммой величины тока, проходящего по одной цепи (один вход стабилизатора, регулирующий транзистор 1, дроссель фильтра 2, конденсатор фильтра 3, другой вход стабилизатора), и величины тока, проходящего по другой цепи (один вход стабилизатора, конденсатор 6, конденсатор фильтра 3, другой вход стабилизатора). Это приводит к уменьшению времени установления напряжения на конденсаторе фильтра 3.

При установившемся режиме работы стабилизатора конденсатор 6 при открытом регулирующем транзисторе 1 разряжается по цепи: регулирующий транзистор 1, дроссель фильтра 2, причем направление тока разряда конденсатора 6 совпадает в дросселе фильтра 2 с направлением тока заряда конденсатора фильтра 3, что увеличивает величину магнитной энергии, запасаемой в дросселе фильтра 2. При закрытом регулирующем транзисторе 1 магнитная энергия дросселя 2 передается в нагрузку по цепи: дроссель фильтра 2, коммутирующий диод 4, нагрузка. Это способствует уменьшению при пуске времени установления напряжения на нагрузке и тока через регулирующий транзистор 1.

Недостатком стабилизатора-прототипа является то, что он не обеспечивает защиту нагрузки от повышенного напряжения, т.к. при его включении на выходе появляется импульсное напряжение, равное входному, что приводит к выходу из строя питаемой аппаратуры.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности стабилизатора путем исключения появления импульсного напряжения на нагрузке при его включении.

Для решения поставленной задачи в импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному выводу, а коллектором – к входу LC-фильтра и катоду коммутирующего диода, анод которого соединен с общим выводом, блок управления, выход которого соединен с базой регулирующего транзистора, и конденсатор, подключенный параллельно последовательно соединенным регулирующему транзистору и дросселю фильтра, согласно изобретению, введены защитный транзистор такого же типа проводимости, что и регулирующий транзистор, переход эмиттер-коллектор защитного транзистора соединен с выходным выводом LC-фильтра и выводом для подключения нагрузки, последовательная RC-цепь, включенная между эмиттером защитного транзистора и общим выводом, а также диод, шунтирующий резистор RC-цепи, при этом база защитного транзистора подключена к точке соединения конденсатора и резистора последовательной RC-цепи и к катоду диода, анод которого соединен с общим выводом.

На фиг.2 представлена схема предлагаемого стабилизатора, где обозначено:

1 – регулирующий транзистор;

2 – дроссель фильтра;

3 – конденсатор фильтра;

4 – коммутирующий диод;

5 – блок управления;

6 – конденсатор;

7, 8 – конденсатор и резистор последовательной RC-цепи;

9 – диод;

10 – защитный транзистор.

Предлагаемый стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, эмиттером подключенный к входному выводу, а коллектором – к дросселю фильтра 2 и катоду коммутирующего диода 4, анод которого подключен к общему выводу стабилизатора. Другой вывод дросселя 2 соединен с одним выводом конденсатора 3 и эмиттером защитного транзистора 10, коллектор которого подсоединен к выводу для подключения нагрузки, база – с точкой соединения резистора 8 и конденсатора 7 последовательной RC-цепи и катодом диода 9, анод которого, другие выводы резистора 8 и конденсатора 3 соединены с общим выводом, другой вывод конденсатора 7 подсоединен к эмиттеру защитного транзистора 10, а конденсатор 6 подключен параллельно последовательно соединенным транзистору 1 и дросселю фильтра 2. Кроме того, выход блока управления 5 соединен с базой регулирующего транзистора 1, а входами – соответственно с общим выводом и точкой соединения конденсаторов 3, 6 и выходом дросселя фильтра 2. В качестве блока управления может быть использована, например, микросхема 1156ЕУ1.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

При подключении напряжения питания к входным выводам стабилизатора конденсатор 6 не заряжен и на выходе дросселя фильтра 2 появляется импульсное напряжение, равное входному.

Поскольку эмиттерно-базовый переход защитного транзистора 10 зашунтирован конденсатором 7, транзистор 10 закрыт и напряжение на нагрузке равно нулю. По мере заряда конденсатора 7 происходит медленное открывание защитного транзистора 10 и напряжение на нагрузке увеличивается до своего номинального значения. После полного открывания защитный транзистор 10 остается в насыщенном состоянии. Скорость отпирания транзистора 10 определяется величиной емкости конденсатора 7 и сопротивлением резистора 8. Выбором этих параметров регулируется задержка момента нарастания выходного напряжения и его крутизна. При выключении стабилизатора конденсатор 7 с помощью диода 9 подключается к общему выводу, что обеспечивает его быстрый разряд.

Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом стабилизаторе при сохранении динамических характеристик при включении обеспечивается защита нагрузки от импульсного напряжения. Кроме того, использование в качестве защитного транзистора полевого транзистора обеспечивает повышение кпд на 5-10% за счет уменьшения падения напряжения на транзисторе.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному выводу, а коллектором – к входу LC-фильтра и катоду коммутирующего диода, анод которого соединен с общим выводом, блок управления, выход которого соединен с базой регулирующего транзистора, и конденсатор, подключенный параллельно последовательно соединенным регулирующему транзистору и дросселю фильтра, отличающийся тем, что введены защитный транзистор такого же типа проводимости, что и регулирующий транзистор, переход эмиттер-коллектор защитного транзистора соединен с выходным выводом LC-фильтра и выводом для подключения нагрузки, последовательная RC-цепь, включенная между эмиттером защитного транзистора и общим выводом, а также диод, шунтирующий резистор RC-цепи, при этом база защитного транзистора подключена к точке соединения конденсатора и резистора последовательной RC-цепи и к катоду диода, анод которого соединен с общим выводом.

РИСУНКИ