ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР


RU (11) 2282233 (13) C1

(51) МПК
G05F 1/567 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005102273/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.01.31 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.01.31 
(45) Опубликовано: 2006.08.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 536488 А, 25.11.1976. SU 1474619 А, 23.04.1989. GB 2346226 А, 26.01.2000. 
(72) Автор(ы): Гутников Анатолий Иванович (RU); Лебедев Анатолий Васильевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU) 
Адрес для переписки: 607188, Нижегородская обл., г. Саров, пр. Мира, 37, ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", начальнику ОПИНТИ 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

Изобретение относится к области радиотехники. Достигаемый технический результат - уменьшенное падение напряжения между входной и выходной клеммами импульсного стабилизатора, большая стабильность выходного тока, частоты и уровня пульсаций. Импульсный стабилизатор содержит последовательный регулирующий p-n-p транзистор, блок управления, LCD-фильтр, подключенный к выходным клеммам стабилизатора и коллектору регулирующего p-n-p транзистора, первый резистор, подключенный одним выводом к входной клемме стабилизатора, другим выводом - к эмиттеру регулирующего p-n-p транзистора. Входная клемма подключена к эмиттеру p-n-p транзистора защиты, коллектор которого подключен к базе регулирующего p-n-p транзистора и первому выводу второго резистора. Импульсный стабилизатор содержит также составной n-p-n транзистор, база которого подключена к инверсному выходу блока управления и через третий резистор к входной клемме. Коллектор составного n-p-n транзистора подключен к второму выводу второго резистора, эмиттер которого подключен к входу питания блока управления. Импульсный стабилизатор содержит также германиевый диод или диод Шоттки, анод которого подключен к эмиттеру регулирующего p-n-p транзистора, а катод - к базе p-n-p транзистора защиты и через резистор к входу питания блока управления. Управляющий вход блока управления подключен к первому выводу резистора обратной связи, подключенного вторым выводом к выходной положительной клемме стабилизатора. Коллектор составного n-p-n транзистора через резистор подключен к первому выводу резистора обратной связи. 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, в частности, для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов.

Известен импульсный стабилизатор (см. В.Л.Шило, Линейные интегральные схемы, М., Советское Радио, 1979 г, стр.264, рис 6.14), содержащий последовательный регулирующий составной транзистор, блок управления, LCD-фильтр, подключенный к выходным клеммам стабилизатора и эмиттеру последовательного регулирующего составного n-p-n транзистора, коллектор которого подключен к входной клемме, первый резистор, подключенный одним выводом к входной клемме стабилизатора, другим выводом - к коллектору управляющего транзистора и через второй резистор к базе последовательного регулирующего составного n-p-n транзистора. База управляющего транзистора подключена к выходу блока управления, эмиттер через третий резистор и стабилитрон - к общей клемме, управляющий вход блока управления через резистивный делитель обратной связи подключен к выходной клемме стабилизатора.

Недостатками известного стабилизатора являются:

1) повышенное проходное напряжение (между входной и выходной клеммами) из-за структуры и схемотехники регулирующего составного транзистора;

2) требуется дополнительная сложная триггерная схема для защиты от превышения тока в режиме короткого замыкания;

3) ограниченные функциональные возможности: выполняет функцию стабилизатора напряжения и не выполняет функцию стабилизатора тока в области выходных напряжений ниже напряжений стабилизации.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является импульсный стабилизатор (авторское свидетельство СССР №536488, кл. G 05 F 1/567, 04.04.75, «Импульсный стабилизатор постоянного напряжения» авторов О.А.Жученко и В.П.Горобченко, опубликовано 25.11.76. Бюллетень №43), содержащий последовательный регулирующий составной n-p-n транзистор, блок управления и LCD-фильтр, подключенный к выходным клеммам стабилизатора и коллектору последовательного регулирующего составного n-p-n транзистора, первый резистор, параллельно которому подключен переход эмиттер-база n-p-n транзистора защиты, база которого подключена к эмиттеру регулирующего составного n-p-n транзистора, база которого подключена через второй резистор к общей клемме и непосредственно к выходу блока управления и коллектору n-p-n транзистора защиты.

Недостатками известного импульсного стабилизатора являются:

1) повышенное проходное напряжение между входной и выходной клеммами из-за структуры и схемотехники регулирующего транзистора и падения напряжения на первом резисторе, параллельно которому подключен переход эмиттер-база транзистора защиты;

2) нестабильность выходного тока из-за нескомпенсированного температурного коэффициента напряжения перехода эмиттер-база транзистора защиты;

3) нестабильность выходной частоты и уровня пульсаций из-за отсутствия гистерезиса в цепи положительной обратной связи.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание импульсного стабилизатора, обладающего малым падением напряжения между входной и выходной клеммами, увеличенной стабильностью выходного тока, частоты и уровня пульсаций.

Технический результат, заключающийся в уменьшении проходного напряжения между входной и выходной клеммами, увеличении стабильности выходного тока, частоты и уровня пульсаций, достигается тем, что в импульсный стабилизатор, содержащий последовательный регулирующий транзистор, эмиттер которого соединен через первый резистор с положительной входной клеммой и эмиттером транзистора защиты, коллектор подключен к положительной выходной клемме через LCD-фильтр, выход которого соединен с выходными клеммами стабилизатора, база регулирующего транзистора подключена к одному из выводов второго резистора и коллектору p-n-p транзистора защиты, и блок управления, вход питания которого соединен с входной и выходной отрицательными клеммами, введены дополнительный транзистор, выполненный в виде составного n-p-n транзистора, германиевый диод или диод Шоттки, третий, четвертый и пятый резисторы и резистор обратной связи, блок управления снабжен управляющим входом и его выход выполнен инверсным, подключенным к базе дополнительного транзистора и через третий резистор - к эмиттеру транзистора защиты, база которого подключена к катоду германиевого диода или диода Шоттки, анод которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, а через четвертый резистор - к эмиттеру дополнительного транзистора и входу питания блока управления, управляющий вход которого через пятый резистор соединен с коллектором дополнительного транзистора и другим выводом второго резистора и через резистор обратной связи - с положительной выходной клеммой, при этом регулирующий транзистор является транзистором p-n-p типа.

Указанная совокупность признаков обеспечивает уменьшение проходного напряжения между входной и выходной клеммами импульсного стабилизатора, увеличение стабильности выходного тока, частоты и уровня пульсаций за счет уменьшенного напряжения отпирания транзистора защиты и переноса усиления из силовой цепи в цепь управления.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора.

Импульсный стабилизатор содержит последовательный регулирующий p-n-p транзистор 1, блок 2 управления, LCD-фильтр 3, подключенный к выходным клеммам стабилизатора и коллектору регулирующего p-n-p транзистора 1, первый резистор 4, подключенный одним выводом к входной клемме стабилизатора, другим выводом - к эмиттеру регулирующего p-n-p транзистора 1. Входная клемма подключена к эмиттеру p-n-p транзистора 5 защиты, коллектор которого подключен к базе регулирующего p-n-p транзистора 1 и первому выводу второго ограничительного резистора 6. Импульсный стабилизатор содержит также составной n-p-n транзистор 7, база которого подключена к инверсному выходу блока 2 управления и через третий резистор 8 к входной клемме. Коллектор n-p-n составного транзистора 7 подключен к второму выводу резистора 6, эмиттер подключен к входу питания блока 2 управления. Импульсный стабилизатор содержит также германиевый диод 9 или диод 9 Шоттки (на чертеже приведена схема стабилизатора с диодом 9 Шоттки), анод которого подключен к эмиттеру регулирующего p-n-p транзистора 1, а катод - к базе p-n-p транзистора 5 защиты и через четвертый резистор 10 к входу питания блока 2 управления. Управляющий вход блока 2 управления подключен к первому выводу резистора 11 обратной связи, подключенного вторым выводом к выходной положительной клемме стабилизатора. Коллектор составного n-p-n транзистора 7 через пятый резистор 12 (гистерезиса) подключен к первому выводу резистора 11 обратной связи.

Германиевый диод 9 или диод 9 Шоттки имеет малое (˜0,3 В) падение напряжения на прямосмещенном переходе в широком диапазоне токов.

Все транзисторы 1, 5, 7 - кремниевые.

Блок 2 управления может быть выполнен по схеме усилителя, приведенной в авторском свидетельстве СССР №342179, кл. G 05 F 1/567, 01.11.71. «Стабилизатор напряжения с защитой по току». Опубликовано 14.6.72. Бюллетень №19, где инвертирующий вход дифференциального компаратора напряжения - вход блока 2 управления, неинвертирующий вход - вход источника опорного напряжения (не показан), выход является выходом блока 2 управления.

Импульсный стабилизатор работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора питающего напряжения через резистор 4 и открытый последовательный регулирующий p-n-p транзистор 1 (открытый за счет протекания тока с входной клеммы через резистор 8 в базу составного n-p-n транзистора 7 и протекания тока через ограничительный резистор 6 в коллектор составного n-p-n транзистора 7) протекает пусковой ток, обусловленный током заряда конденсатора LCD-фильтра 3.

Пусковой ток создает падение напряжения на резисторе 4, малая часть этого пускового тока, протекая через диод 9 Шоттки и резистор 10, создает падение напряжения на диоде 9 Шоттки.

Суммарное падение напряжения на резисторе 4 и диоде 9 Шоттки частично отпирает p-n-p транзистор 5 защиты и частично запирает последовательный регулирующий p-n-p транзистор 1, обеспечивая работу стабилизатора в целом в качестве ограничителя, стабилизатора тока.

Работа в режиме ограничения или стабилизации тока продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе LCD-фильтра 3 не достигнет заданной величины напряжения стабилизации.

По достижении выходным напряжением этой величины (определяется блоком 2 управления) через резистор 11 обратной связи часть выходного напряжения, подаваемая на управляющий вход блока 2 управления, достигает порога его срабатывания и замыкает петлю отрицательной обратной связи с выхода стабилизатора через блок 2 управления и составной n-p-n транзистор 7 на базу последовательного регулирующего p-n-p транзистора 1.

Стабилизатор переходит в работу в режиме стабилизации или ограничения выходного напряжения.

За счет протекания части входного тока через диод 9 Шоттки и резистор 10 обеспечивается уменьшение напряжения отпирания p-n-p транзистора 5 защиты на величину падения напряжения на диоде 9 Шоттки. Кроме того, зависимость падения напряжения на прямосмещенном переходе диода 9 Шоттки от температуры обеспечивает термокомпенсацию напряжения перехода эмиттер-база p-n-p транзистора 5 защиты и, как следствие, стабилизацию тока при работе стабилизатора в режиме стабилизации тока.

За счет структуры p-n-p транзистора 1, использованного в качестве регулирующего (вместо составного n-p-n транзистора в прототипе), обеспечивается дополнительное уменьшение падения напряжения между входной и выходной клеммами стабилизатора, при этом за счет переноса составного транзистора из последовательной цепи регулирования в цепь управления (составной n-p-n транзистор 7) сохраняется общий коэффициент усиления в цепи обратной связи.

Благодаря положительной обратной связи, образуемой за счет резистора 12, улучшается качество выходного напряжения - стабильность частоты и уровня пульсаций.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Импульсный стабилизатор, содержащий последовательный регулирующий транзистор, эмиттер которого соединен через первый резистор с положительной входной клеммой и эмиттером транзистора защиты, коллектор подключен к положительной выходной клемме через LCD-фильтр, выход которого соединен с выходными клеммами стабилизатора, база регулирующего транзистора подключена к одному из выводов второго резистора и коллектору транзистора защиты, тип проводимости которого соответствует типу проводимости регулирующего транзистора, и блок управления, вход питания которого соединен с входной и выходной отрицательными клеммами, отличающийся тем, что в него введены дополнительный транзистор, выполненный в виде составного транзистора, тип проводимости которого противоположен типу проводимости регулирующего транзистора, германиевый диод или диод Шоттки, третий, четвертый и пятый резисторы и резистор обратной связи, блок управления снабжен управляющим входом и его выход выполнен инверсным, подключенным к базе дополнительного транзистора и через третий резистор - к эмиттеру транзистора защиты, база которого подключена к катоду германиевого диода или диода Шоттки, анод которого подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, а через четвертый резистор - к эмиттеру дополнительного транзистора и входу питания блока управления, управляющий вход которого через пятый резистор соединен с коллектором дополнительного транзистора и другим выводом второго резистора и через резистор обратной связи - с положительной выходной клеммой, при этом регулирующий транзистор является транзистором p-n-p типа.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru