Импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения

 

Использование: в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры . Сущность изобретения: при подаче напряжения питания через первый пусковой резистор 14 приоткрываются ключевой 6 и размыкающий 20 транзисторы Ток в обмотке 2 дросселя 1 нарастает по линейному закону до тех пор, пока напряжение на датчике тока 7 не окажется достаточным для включения коммутирующего транзистора 8, шунтирующего входные цепи ключевого 6 и коммутирующего 20 транзисторов Напряжение на обмотках многообмоточного дросселя 1 меняет полярность и энергия дросселя расходуется на заряд конденсаторов выходной цепи и цепи обратной связи. Процессы переключения ключевого 6 и размыкающего 20 транзисторов фиксируются дополнительной обмоткой 3 многообмоточного дросселя 1. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)5 G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (Л

С:

ыт й

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823774/07 (22) 07.05.90 (46) 30.11,92. Бюл, ¹ 44 (71) Производственное объединение "Ижевский электромеханический завод" (72) Ю.С. Федосимов и Н.С. Федосимов (56) Гедзберг l0.М. Импульсные блоки питания телевизоров и их ремонт. М„ДОСААФ, 1989, с. 55, рис. 17, Иванов — Цыганов А.И. и др, Источники вторичного электропитания приборов СВЧ, M., Радио и связь, 1989, с, 102, рис. 4.35, 4.36.

"Электроника", ¹26, .1978, .с. .46,,рис. 3. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппа ЙЛ 1778753 А1 ратуры. Сущность изобретения; при подаче напряжения питания через первый пусковой резистор 14 приоткрываются ключевой

6 и размыкающий 20 транзисторы. Ток в обмотке 2 дросселя 1 нарастает по линейному закону до тех пор, пока напряжение на датчике тока 7 не окажется достаточным для включения коммутирующего транзистора 8, шунтирующего входные цепи ключевого 6 и коммутирующего 20 транзисторов, Напряжение на обмотках многообмоточного дросселя 1 меняет полярность и энергия дросселя расходуется на заряд конденсаторов выходной цепи и цепи обратной связи.

Процессы переключения ключевого 6 и размыкающего 20 транзисторов фиксируются дополнительной обмоткой 3 многообмоточного дросселя 1. 1 ил, 1778753

10

Изобретение относится к электрорадиотехнике и может быть использовано в качестве преобразователя постоянного нестабилизированного напряжения в постоянное стабилизированное с гальванической развязкой между ними для питания средств радиотелевизибнной техники, автоматики и вычислительной техники.

Известен импульсный стабилизированный источник. Он содержит ключевой высоковольтный транзистор, многообмоточный дроссель с первичной обмоткой, выходной обмоткой, обмоткой в цели базы транзистора с обмоткой обратной связи, с выпрямительным диодом, накопительным конденсатором и устройством управления на транзисторе с опорным элементом и цепями режима, резисторный датчик тока, пороговый элемент управления — тиристор.

Данный источник имеет сложную схему, оригинальные малой надежности полупроводниковые ЭРЭ, а также низкую надежность из-за большого количества отказов ключевого транзистора (до 35Я

Известен также импульсный стабилизированный источник. Он содержит ключевой транзистор, коммутирующий высокочастотный транзистор в его змиттерной цепи (для повышения надежности), параметрический стабилизатор фиксации с элементами смещения s цепи базы ключевого транзистора, а также транзистор управления.

Но данная схема ключевого транзистора с управлением по эмиттеру, теоретически надежная, на практике не находит применения из-за склонности к высокочастотному возбуждению коммутирующего транзистора (например KT 908Б с f>50 мгц), что вызывает быстрый разогрев обоих транзисторов, приводящий к быстрому отказу ключевого транзистора.

Наиболее близким иэ известных по технической сущности к изобретению является источник питания, содержащий многообмоточный дроссель с входной, дополнительной и двумя выходными обмотками. Первая выходная обмотка через первый выпрямительный и первый фильтр подключена к выходным выводам..Ключевой транзистор эмиттером через датчик тока подсоединен к первому входному выводу, коммутирующий транзистор эмиттером подсоединен к первому входному выводу, базой через первый резистор — к эмиттеру, а коллектором — непосредственно к базе ключевого транзистора, блок управления выходом подключен к управляющему переходу коммутирующего транзистора, а входом через последовательно включенные второй фильтр и выпрямитель соединен с второй выходной

50 обмоткой многообмоточного дросселя, второй резистор одним выходом подсоединен к базе ключевого транзистора, последовательно включенные пусковой резистор и диод, причем свободный вывод пускового резистора совместно с первым выводом входной обмотки многообмоточного дросселя подключен к второму входному выводу, параметрический стабилизатор и третий резистор смещения.

Недостатками известного источника являются также недостаточная надежность и сложность схемного решения.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий многообмоточный дроссель с входной, дополнительной и двумя выходными обмотками, причем первая выходная обмотка через первый выпрямитель и первый фильтр подключена к выходным выводам, ключевой транзистор, змиттером через датчик тока подсоединенный к первому входному выводу. коммутирующий транзистор, змиттером подключенный к первому входному выводу, базой через первый резистор подключенный к эмиттеру, а коллектором — непосредственно к базе ключевого транзистора, блок управления, выходом подключенный к управляющему переходу коммутирующего транзистора, а входом через последовательно включенные вторые фильтр и выпрямитель соединен с второй выходной обмоткой многообмоточного дросселя, второй резистор, одним выводом подсоединенный к базе ключевого транзистора, последовательно включенные пусковой резистор и диод, причем свободный вывод пускового резистора совместно с первым выводом входной обмотки многообмоточного дросселя подключен к второму входному выводу, параметрический стабилизатор и третий резистор, введены дополнительный резистор и размыкающий транзистор, змиттер через дополнительную обмотку многообмоточного дросселя подсоединен к коллектору ключевого транзистора, а база соединена с общей точкой последовательно включенных пускового резистора и диода, и ричем упомянутый диод шунтирован третьим резистором. свободный вывод диода подключен к выходу параметрического стабилизатора и другому выводу второго резистора, вход параметрического стабилизатора подключен к входу блока управления, причем подключение выхода блока управления к управляющему переходу коммутирующего

1778753 транзистора выполнено через дополнительный резистор.

На чертеже приведена электрическая схема импульсного стабилизированного источника постоянного напряжения.

Источник содержит многообмоточный дроссель 1 с обмотками 2, 3. 4. 5, ключевой транзистор 6, эмиттером через датчик тока

7 подсоединенный к первому входному выводу, коммутирующий транзистор 8, эмиттером подключенный к первому входному выводу, базой — через резистор 9 — к эмиттеру, а коллектором — непосредственно к базе ключевого транзистора 6, блок управления 10, выходом подключенный к управляющему переходу коммутирующего транзистора 8, а входом через последовательно включенные фильтр 11 и выпрямитель 12 соединен с выходной обмоткой 4 (обратной связи) многообмоточного дросселя 1, резистор 13, одним выводом подсоединенный к базе ключевого транзистора 6, последовательно включенные пусковой резистор 14 и диод 15, причем свободный вывод пускового резистора 14 совместно с первым выводом входной обмотки 2 дросселя 1 подключен к второму входному выводу, а выходная обмотка 5 через выпрямитель 16 и фильтр 17 подключена к выходным выводам, параметри гский стабилизатор 18 и резистор 19. Источник также содержит размыкающий транзистор 20, коллектор которого подключен к второму выводу входной обмотки 2, эмиттер через дополнительную обмотку 3 дросселя 1 подсоединен к коллектору ключевого транзистора 6, а база соединена с общей точкой последовательно включенных пускового резистора 14 и диода 15, причем последний шунтирован резистором 19, а свободный вывод диода 15 подключен к выходу, параметрического стабилизатора 18 и другому выводу резистора

13, вход параметрического стабилизатора

18 подключен к входу блока управления 10, выходом подсоединенного к управляющему переходу коммутирующего транзистора 8 через дополнительный резистор 21, Импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении напряжения питания через резисторы 13, 14, 19 и базовые цепи транзисторов 6, 20 начинает протекать ток; транзисторы 6, 20 открываются очень быстро за счет блокинг-процесса по обмоткам 2 и 3, т.к. они включены согласно и обмотка 3 является обмоткой положительной обратной связи, Пилообразно нарастающий ток в цепи коллекторной обмотки 2 вследствие ее значительной индуктивности протекает че5

55 рез коллекторно-эмиттерные переходы транзисторов 6, 20, обмотку 3 и резистор 7— датчик тока на общую шину питания, вызывая на последнем пилообразное напряжение с положительным знаком, а также и на эмиттер ключевого транзистора 6 и через резистор 9 на базе коммутирующего транзистора 8. На обмотках 4 и 5 при этом выделяется напряжение обратной полярности для диодов 12, 16, и ток в этих обмотках не протекает, По достижении пилообразным напряжением на датчике тока 7 порога открывания коммутирующего транзистора 8 последний начинает приоткрываться по цепи коллектор — эмиттер, уменьшая ток через резистор 13 в базу ключевого транзистора

6, последний призакрывается. Это вызывает обратн ый блоки нг-и роцесс. и ри водящий к быстрому перемагничиванию сердечника и выделению энергии на обмотках в виде напряжений обратных знаков, при этом на коллекторе размыкающего транзистора 20 выделяется напряжение положитегьного знака больше по уровню напряжения источника питания, на переходе эмиттер-база запирающее напряжение для эмиттерного перехода. Вследствие этого не только прекращает протекать ток эмиттерного перехода со стороны эмиттера, но одновременно обратное напряжение перехода со стороны эмиттера, но одновременно обратное напряжение н; змиттере будет нарастать в момент выклочения в фазе с ростом потенциала коллектора размыкающего транзистора 20, а заряд, накопленный в коллекторно-базовом переходе транзистора 20, быстро рассосется в начальный момент выключения по цепи; диод 15, емкость и диоды параметрического стабилизатора

18, общая шина источника питания.

При обратном блокинг-процессе напряжение на обмотках 5, 4 появляется в прямой проводимости для диодов 12, 16, вызывая заряд емкости 17 и пропорциональный заряд накопительного конденсатора 11. За несколько циклов работы на конденсаторах накапливается напряжение от обратных блокинг-процессов, которые продолжаются примерно то же время, что и прямой ход, до полной передачи накопленной энергии в сердечнике дросселя 1 в íaïðÿæåíèe на конденсаторах, которые разряжаются на нагрузку, цепи блока управления 10 и цепь параметрического стабилизатора IB. Как только напряжение на накопительном конденсаторе 11 достигнет значения, при котором блок управления 10 срабатывает, его потенциал начинает воздействовать на коммутирующий транзистор 8 таким образом, 1778753

Формула изоб ретения

Импульсный стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий многообмоточный дроссель с входной, дополнительной и двумя выходными обмотками, причем первая выходная обмотка многообмоточного дросселя через первый

Составитель Ю,Федосимов

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор А.Козориз

Редактор

Заказ 4194 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 что пилообразное напряжение с датчика тока 7, складываясь на резисторах 21 и 9, вызывает более раннее открывание транзистора 8 при меньшем конечном токе через транзисторы 6, 20. Энергия в сердечнике будет при этом накоплена меньше и обратный блокинг-процесс вызовет меньший заряд емкостей на выходе устройства.

Блок уп равления 10 стабилизирует процессы в устройстве, управляя скважностью и частотой преобразователя и обеспечивает поддержание выходного напряжения на заданном уровне.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами, некритично к величине постоянной нагрузки и параметрам применяемых радиоэлементов; не требует оригинальных активных радиоэлементов; полностью защищено по входу т.к. имеет ограничения конечного тока

) через силовые ключи-транзисторы и за счет предложенной взаимосвязи — ограничения выходного тока с падающим участком, что повышает надежность особенно при длительном к,з.; управление по эмиттеру резко расширяет область безопасной работы размыкающего транзистора, т.к. нет дестабилизирующих .факторов, связанных с высокочастотным возбуждением ключевого транзистора и одновременно при обрыве эмиттера размыкающего транзистора осуществляется подача обратного напряжения на переход эмиттера — база его в фазе с ростом коллекторного потенциала. выпрямитель и первый фильтр подключена к выходным выводам, ключевой транзистор, эмиттером через датчик тока подсоединенный к первому входному выводу, ком5 мутирующий транзистор, эмиттером подключенный к первому входному выводу, . базой через первый резистор подключенный к эмиттеру, а коллектором непосредственно к базе ключевого транзистора, блок

10 управления, выходом подключенный к управляющему переходу коммутирующего транзистора, а входом через последовательно включенные вторые фильтр и выпрямитель соединен с второй выходной обмоткой

15 многообмоточного дросселя, второй резистор, одним выводом подсоединенный к базе ключевого транзистора, последовательно включенные пусковой резистор и диод, причем свободный вывод пускового резистора

20 совместно с первым выводом входной обмотки многообмоточного дросселя подключен к второму входному выводу, параметрический стабилизатор и третий резистор, отличающийся тем, что, с целью

25 повышения надежности, в него введены дополнительный резистор и размыкающий транзистор. коллектор которого подключен к второму выводу входной обмотки, эмиттер через дополнительную обмотку многообмо30 точного дросселя подсоединен к коллектору ключевого транзистора, а база соединена с общей точкой последовательно включенных пускового резистора и диода, причем упомянутый диод шунтирован третьим резисто35 ром, свободный вывод диода подключен к выходу параметрического стабилизатора и другому выводу второго резистора, а вход параметрического стабилизатора подключен к входу блока управления, причем под40 ключение выхода блока управления к управляющему переходу коммутирующего транзистора выполнено через дополнительный резистор.