SU1753460A1 - Linear-pulse stabilizer of direct current - Google Patents

Abstract

Использование электропитание радиоэлектронной аппаратуры Сущность изобретени  последовательно соединенные регулирующий элемент управл емого выпр мител  1 и непрерывный стабилизатор 6 напр жени  включены между входными и выходными выводами Блок 10 выделени  сигнала ошибки формирует сигнал, пропорциональный падению напр жени  на регулирующем транзисторе 7 непрерывного стабилизатора 6 напр жени , и управл ет работой блока 17 формировани  управл ющих импульсов управл емого выпр мител  1,2 ил.Utilization of electronic equipment The essence of the invention is a series-connected regulating element of a controlled rectifier 1 and a continuous voltage regulator 6 connected between the input and output pins of the error signal extractor 10 generates a signal proportional to the voltage drop on the continuous voltage regulator 6 and controls the operation of the control pulse shaping unit 17 of the controlled rectifier 1.2 Il.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может найти применение дл  питани  различного рода радиоэлектронной аппаратуры , в частности блоков ЭВМ.The invention relates to electrical engineering and can be used for powering various kinds of electronic equipment, in particular computer units.

Известен импульсный стабилизатор посто нного напр жени  по авт св. №817677, кл G 05 F 1 /56, опубл 10 07 78 в БИ № 12, который содержит два двухполупериоДных мостовых выпр мител , в диагонали посто нного тока которых включены регулирующие транзисторы, а диагонали переменного тока включены между одной из шин питани  переменного тока и отводами первичной обмотки силового трансформатора. Имеютс  также вспомогательный выпр митель, блок выделени  сигнала ошибки и блок формировани  управл ющих импульсов.A known constant voltage pulse stabilizer according to auth. No.817677, class G 05 F 1/56, publ 10 07 78 in BI No. 12, which contains two full-wave bridge rectifiers, in the DC diagonal of which control transistors are included, and AC diagonals are connected between one of the AC power lines and taps of the primary winding of a power transformer. An auxiliary rectifier, an error signal extraction unit and a control pulse shaping unit are also available.

Основной недостаток этого известного устройства состоит в сложности конструкции .У .The main disadvantage of this known device is the complexity of the design.

Известен линейно-импульсный стабилизатор посто нного напр жени  1, содержащий двухполупериодный выпр митель, регулирующий транзистор, DLC-фильтр, линейный стабилизатор напр жени , блок выделени  сигнала ошибки и блок формировани  управл ющих импульсов .A linear voltage pulse stabilizer 1 is known, comprising a full-wave rectifier, a control transistor, a DLC filter, a linear voltage regulator, an error signal extraction unit and a control pulse shaping unit.

Однако стабилизатор имеет недостаточно высокий КПД.However, the stabilizer has not enough high efficiency.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство 2, прин тое в качестве прототипа, содержащие двухполупериодный мостовой выпр митель , включающий два транзистора и два диода, входом подключенный к входным выводам . Первым выходным выводом выпр митель подсоединен непосредственно к выходной общей шине, а вторым выходным выводом через линейный стабилизатор напр жени  соединен с выходным выводом. При этом вход линейного стабилизатора за- шунтирован емкостным фильтром. Имеетс  блок формировани  управл ющих импульсов , включающий транзисторную оптопару, первый и второй разделительные диоды База каждого из транзисторов двухполупери- одного мостового выпр мител  через соответствующий разделительный диод подключена к первому выходному выводуThe closest technical solution to the present invention is device 2, adopted as a prototype, containing a full-wave bridge rectifier comprising two transistors and two diodes, the input connected to the input terminals. The first output pin of the rectifier is connected directly to the output common bus, and the second output pin is connected to the output pin via a linear voltage regulator. At the same time, the input of the linear stabilizer is shunted with a capacitive filter. There is a control pulse shaping unit that includes a transistor optocoupler, first and second separating diodes. The base of each of the transistors of the two-half-one bridge rectifier is connected to the first output terminal through a separate separation diode.

SiSi

II

оabout

транзисторной оптопары, второй выходной вывод которой подсоединен к второму выходному выводу двухполупериодного мостового выпр мител  Имеетс  блок выделени  сигнала ошибки, первым входом подключенный к выходу датчика Напр жени  на регулирующем элементе линейного стабилизатора напр жени , вторым входом соединенного с выходом источника эталонного напр жени . Выход блока выделени  сигнала ошибки подсоединен к первому входному выводу транзисторной оптопары в блоке формировани  управл ющих Импульсов. Имеютс  таТже делитель напр жени , два вспомогательных выпр мител  и втора  транзисторна  оптопа к transistor optocoupler, the second output terminal of which is connected to the second output terminal of the full-wave bridge rectifier. There is an error signal extraction unit, the first input connected to the output of the Voltage sensor on the regulating element of the linear voltage regulator, the second input connected to the output of the reference voltage source. The output of the error signal isolation unit is connected to the first input terminal of the transistor optocoupler in the control pulse shaping unit. There are also a voltage divider, two auxiliary rectifiers and a second transistor optocoupler.

Основной недостаток этого известного стабилизатора состоит в сложности устройства .The main disadvantage of this known stabilizer is the complexity of the device.

Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства.The aim of the invention is to simplify the device.

Сущность изобретени  состоит в том, что предлагаемый линейно- импульсный стабилизатор посто нного напр жени  аналогично прототипу содержит двухполупери- одный мостовой выпр митель, включающий два транзистора и два диода, вхбдом подключенный к входным выводам. Этот выпр митель первым выходным выводом подсоединен непосредственно к выходной общей шине, а вторым выходным выводом через линейный стабилизатор напр жени  соединен с выходным выводом. При этом вход линейного стабилизатора зашунтиро- ван емкостным фильтром Имеетс  блок формировани  управл ющих импульсов, включающий в транзисторную оптопару, первый и второй разделительные диоды. При этом база каждого из тран 5исторов двухполупериодного выпр мител  через соответствующий разделительный диод подключена к первому выходному выводу транзисторной оптопары. Ее второй выходной вывод подсоединен к второму выходному выводу двухполупериодного мостового выпр мител  Имеетс  блок выделени  сигнала ошибки, первым входом подключенный к выходу датчика напр жени  на регулирующем элементе линейного стабилизатора напр жени , вторым входом соединенного с выходом источника эталонного напр жени . Выход блока выделени  сигнала ошибки подсоединен к первому входному выводу транзисторной оптопары в блоке формировани  управл ющих импульсов. Имеетс  также делитель напр жени ,The essence of the invention is that the proposed linear-voltage DC voltage regulator, similarly to the prototype, contains a two-half-full bridge rectifier comprising two transistors and two diodes connected to the input terminals. This rectifier is connected to the output common bus directly by the first output terminal, and is connected to the output output through the second voltage output regulator by the second output terminal. At the same time, the input of the linear stabilizer is shunted by a capacitive filter. There is a control pulse shaping unit that includes the first and second isolation diodes in the transistor optocoupler. At the same time, the base of each of the transistors of a full-wave rectifier is connected to the first output terminal of the transistor optocoupler through the corresponding separation diode. Its second output terminal is connected to the second output terminal of a full-wave bridge rectifier. There is an error signal isolation unit, the first input connected to the voltage sensor output on the regulating element of the linear voltage regulator, the second input connected to the output of the reference voltage source. The output of the error signal isolation unit is connected to the first input terminal of the transistor optocoupler in the control pulse shaping unit. There is also a voltage divider,

В отличие от прототипа делитель напр жени  входом включен между выходной общей шиной и первым выходным выводом транзисторной оптопары, а выходом подсоединен к второму входному выводу транзисторной оптопары в блоке формировани  управл ющих импульсов Выводы питани  блока выделени  сигнала ошибки подключе- ны непосредственно к выходным выводам двухполупериодного мостового выпр мител .In contrast to the prototype, a voltage divider is connected between the output common bus and the first output terminal of the transistor optocoupler, and the output is connected to the second input terminal of the transistor optocoupler in the control pulse shaping unit The power supply terminals of the error signal isolation unit are connected to the output terminals of the two-wave bridge straightened

На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого линей- 0 но-импульсного стабилизатора посто нного напр жени ; на фиг. 2 - временные диаграммы напр женийFIG. 1 shows a circuit diagram of the proposed linear-pulse DC voltage stabilizer; in fig. 2 - time diagrams of voltages

Изобретение осуществл етс  следующим образомThe invention is as follows.

5 Аналогично прототипу линейной-импуль- сный стабилизатор напр жени  содержит двухполупериодный мостовой выпр митель 1, включающий два транзистора 2 3 и два диода 4,5. линейный стабилизатор б напр 0 жени  в составе регулирующего элемента 7 на транзисторе, усилител  8 посто нного тока и узла 9 сравнени  Имеютс  емкостный фильтр 10 и блок 11 формировани  управл ющих импульсов, включающий5 Similar to the prototype linear-pulse voltage regulator contains a full-wave bridge rectifier 1, which includes two transistors 2 3 and two diodes 4.5. linear voltage regulator, consisting of regulating element 7 on the transistor, DC amplifier 8 and comparison node 9 There are a capacitive filter 10 and a block 11 for the formation of control pulses, including

5 транзисторную оптопару 12, а также первый 13 и второй 14 разделительные диоды Имеетс  блок 15 выделени  сигнала ошибки в составе, например, дифференциального усилител  16с конденсатором 17 на выходе5 transistor optocoupler 12, as well as the first 13 and second 14 separation diodes. There is a block 15 for extracting an error signal in the composition of, for example, a differential amplifier 16 with a capacitor 17 at the output

0 Усилитель 16 содержит транзисторы 18, 19 резистор 20 эМиттерной св зи и резистор 21 нагрузки Имеетс  еще датчик 22 напр жени  на регулирующем элементе 7 линейното стабилизатора б напр жени , источник 230 Amplifier 16 contains transistors 18, 19 resistor 20 eMitter communication and load resistor 21 There is also a voltage sensor 22 on the regulating element 7 of the voltage stabilizer b, source 23

5 эталонного напр жени  в составе стабилитрона 24 и резистора 25, а также делитель 26 напр жени  При этом аналогично прототипу вход двухполупериодного мостового выпр мител  1 подключен к входным выводам5 of the reference voltage in the composition of the Zener diode 24 and the resistor 25, as well as the voltage divider 26. In this case, analogous to the prototype, the input of the full-wave bridge rectifier 1 is connected to the input terminals

0 27, 28 Первый выходной вывод выпр мител  1 подсоединен непосредственно к выходной общей шине 29, а второй выходной вывод через линейный стабилизатор 6 напр жени  соединен с выходным выводом0 27, 28 The first output pin of the rectifier 1 is connected directly to the output common bus 29, and the second output pin is connected to the output pin via the linear voltage stabilizer 6

5 30. Вход линейного стабилизатора б зашун- тирован емкостным фильтром 10 База каждого из транзисторов 2 3 двухполупериодного мостового выпр мител  1 через соответствующий разделитель0 ный диод 13, 14 подключена к первому выходному выводу транзисторной оптопары 12 (к коллектору сЬототранзистора) второй выходной вывод которой (эмиттер фототранзистора} подсоединен к второму5 30. The input of the linear stabilizer is bounded by a capacitive filter 10 The base of each of the transistors 2 3 of the full-wave bridge rectifier 1 is connected to the first output of the transistor optocoupler 12 (to the collector of the transistor) the second output terminal of which ( phototransistor emitter} connected to the second

5 выходному выводу двухполупериодного мостового выпр мител  1 Первый вход блока 15 выделени  сигнала ошибки (база транзистора 19) подключен к выходу датчика 22 напр жени  на регулирующем элементе 7 линейного стабилизатора 6 напр жени 5 output terminal of a full-wave bridge rectifier 1 The first input of the error signal extracting unit 15 (base of transistor 19) is connected to the output of voltage sensor 22 on control element 7 of linear voltage regulator 6

Второй вход блока 15 (база транзистора 10) соединен с выходом источника 23 эталонного напр жени  (т.е. с анодом стабилитрона 24). Выход блока 15 (коллектор транзистора 18) подсоединен к первому входному выво- ду оптопары 12 (катоду светодиода) в блоке 11 формировани  управл ющих импульсов. В отличие от прототипа делитель 26 напр жени  своим входом включен между выходной Ъбщей шиной 29 и первым выходным вы- водом транзисторной оптопары 12 (коллектором фототранзистора). Выход делител  26 подсоединен if второму входному выводу транзисторной оптопары 12 (аноду светодиода) в блоке 11 формировани  управл ющих им- пульсов. Выводы питани  блока 15 выделени  сигнала ошибки подключены непосредственно к выходным выводам двухполупериодного мостового выпр мител  1.The second input of the unit 15 (the base of the transistor 10) is connected to the output of the source 23 of the reference voltage (i.e., the anode of the Zener diode 24). The output of block 15 (collector of transistor 18) is connected to the first input terminal of optocoupler 12 (LED cathode) in block 11 of the formation of control pulses. Unlike the prototype, divider 26 is connected by its input between output bus 29 and the first output terminal of transistor optocoupler 12 (phototransistor collector). The output of divider 26 is connected if to the second input terminal of the transistor optocoupler 12 (LED anode) in block 11 of the formation of control pulses. The power terminals of the error signal isolation unit 15 are connected directly to the output terminals of the full-wave bridge rectifier 1.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.The proposed stabilizer works as follows.

В исходном состо нии в момент включени  питающего переменного синусоидального напр жени  Еп на шины 27, 28 напр жени  на конденсаторе 17, на конденсаторе фильтра 10 и на стабилитроне 24 еще равны нулю; выходное напр жение линейного стабилизатора 6 на шине 30 тоже равно нулю. Напр жение Ер на катодах раздели- тельных диодов 13, 14, включенных последовательно и согласно с база-эмиттерными переходами соответствующих выпр мительных транзисторов 2,3 типа p-n-р, имеет вид положительных полупериодов синусом- ды (фиг 2 а,б). В этих услови х управл к}- щие импульсы тока через светодиод в оптопаре 12 начинают протекать сразу вначале каждого полупериода напр жений Еп и Ер (фиг. 2 в, штриховые линии, ток Сд). При этом отпираютс  фототранзистор в той же оптопаре и какой-либо из транзисторов 2 или 3, через которые протекают токи г или з(фиг. 2 г,д). Конденсатор 10 постепенно зар жаетс  и напр жение Е ю на нем посте- пенно возрастает (фиг. 2 е, штрихова  лини ) При этом начинает работать линейный стабилизатор 6 и на выходной шине 30 по вл етс  стабилизированное выходное напр жение Езо const. In the initial state at the moment of switching on of the supplying alternating sinusoidal voltage Еп to the bus bars 27, 28, the voltage on the capacitor 17, on the capacitor of the filter 10 and on the zener diode 24 is still zero; the output voltage of the linear regulator 6 on the bus 30 is also zero. The voltage Ep on the cathodes of the separation diodes 13, 14, connected in series and in accordance with the base-emitter transitions of the corresponding rectifier transistors 2.3 of the pn-p type, has the form of positive half-periods of the sine wave (FIG. 2 a, b). Under these conditions, the control current pulses through the LED in optocoupler 12 begin to flow immediately at the beginning of each half-period of the voltages Ep and Ep (Fig. 2 V, dashed lines, current SD). This unlocks the phototransistor in the same optocoupler and any of the transistors 2 or 3, through which the currents r or h flow (Fig. 2 g, g). The capacitor 10 is gradually charged and the voltage E o is gradually increasing at it (Fig. 2 e, dashed line). At the same time, the linear regulator 6 begins to work and a stabilized output voltage of Ezo const appears on the output bus 30.

Падение напр жени  Е на регулирующем транзисторе 7 через датчик 22 (в виде делител  напр жени ) поступает на один вход дифференциального усилител  16, где сравниваетс  с эталонным напр жением, поступающим на второй вход усилител  16 от стабилитрона 24. (Усилитель 16 выполнен нэ двух транзисторах 18, 19 типа р-п-р, включенных по схеме с эмиттерной св зью через резистор 20. Нагрузкой усилител   вл етс  резистор 21. Так, если возникнет тенденци  к возрастанию напр жени  Е на регулирующем элементе 7, то транзистор 18 приоткроетс , а транзистор 19 соответственно подзапретс , напр жение Е21 на резисторе 21 возрастет (фиг 26). Как следствие, длительности управл ющих импульсов как токов Сд на выходе блока 11, так и импульсов токов J2, з станут меньшими, Это приведет к соответствующему изменению напр жени  Ею на конденсаторе 10 и на входе стабилизатора 6 (фиг. 2 б.в.г.д, сплошные линии). Таким образом будет поддерживатьс  посто нство падени  напр жени  Е ЕЮ-ЕЗО const на регулирующем элементе 7. Вли ние пульсаций напр жени  Е при этом практически исключаетс  аналогично прототипу за счёт применени  интегрирующего конденсатора 17, включенного на выходе усилител  16. Аналогично прототипу достигаетс  и повышение КПД за счет ключевого режима работы транзисторов 2 и 3, однако это повышение достигаетс  более простыми средствами, поскольку исключаютс  два вспомогательных выпр мител , транзисторна  оптопара и еще р д элементов.The voltage drop E on the control transistor 7 through the sensor 22 (as a voltage divider) is fed to one input of the differential amplifier 16, which is compared with the reference voltage supplied to the second input of the amplifier 16 from the zener diode 24. (Amplifier 16 is made on two transistors 18, 19 of the ppp type, connected in accordance with an emitter-coupled circuit through a resistor 20. The load of the amplifier is a resistor 21. So, if the voltage E on the control element 7 tends to increase, the transistor 18 will open slightly and the transistor 18 19 corresponds In this case, the voltage E21 on the resistor 21 will increase (Fig. 26). As a result, the duration of the control pulses of both the currents Cd at the output of the block 11 and the pulses of the currents J2 will become smaller, This will lead to a corresponding change in the voltage of the capacitor 10 and at the input of the stabilizer 6 (Fig. 2 b.h.d.g., solid lines). Thus, the voltage drop of E EU-EZ const on the regulating element 7 will be maintained. The effect of voltage pulsations of E is practically eliminated by analogy to the prototype due to the use of the integra uyuschego capacitor 17 included in the output of amplifier 16. Similarly, the prior art is achieved and increase of efficiency due to the key operation mode transistors 2 and 3, however, this increase is achieved by simpler means because excluded two auxiliary rectifier, a transistor and optocoupler even number of elements.

Claims (1)

Итак, положительный технический эффект от использовани  предлагаемого стабилизатора состоит в упрощении его устройства и соответственно в уменьшении стоимости комплектующих изделий Формула изобретени  Линейно-импульсный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий двух- полупериодный мостовой выпр митель, включающий два транзистора и два диода, входом подключенный к входным выводам, первым выходным выводом подсоединенный непосредственно к выходной общей шине, а вторым выходным выводом через непрерывный стабилизатор напр жени  соединенный с выходным выводом; причем вход непрерывного стабилизатора напр жени  зашунтироеан емкостным фильтром, блок формировани  управл ющих импульсов , включающий транзисторную оптопару. первый и второй разделительные диоды, причем база каждого из транзисторов двухполупериодного мостового выпр мител  через соответствующий разделительный диод подключена к первому выходному выводу транзисторной оптопары, второй выходной вывод которой подсоединен к второму выходному выводу двухполупериодного мостового выпр мител , блок выделени  сигнала ошибки, первым входом подключенный к выходу датчика напр жени , входом подключенного к регулирующему элементу непрерывного стабилизатора напр жени , вторым входом соединенный с выходом источника эталонного напр же- ни , э выходом подключенный к первому входному выводу транзисторной оптопары блока форной и первым выходным выводом транзи сторной оптопары, а выходом подсоединен к второму входному выводу транзисторной оптопары блока формировани  управл ющихSo, the positive technical effect of using the proposed stabilizer consists in simplifying its device and, accordingly, in reducing the cost of components. Invention A linear voltage pulse regulator containing a two-half-cycle bridge rectifier, including two transistors and two diodes, is connected to the input input pins, the first output pin connected directly to the output common bus, and the second output pin through a continuous stabilizer voltage neither connected to the output pin; moreover, the input of a continuous voltage regulator is shunted by a capacitive filter, a control pulse shaping unit including a transistor optocoupler. the first and second separation diodes, the base of each of the transistors of the full-wave bridge rectifier through the corresponding separation diode connected to the first output terminal of the transistor optocoupler, the second output terminal of which is connected to the second output terminal of the full-wave bridge rectifier, the error signal extraction unit, the first input connected to the output of the voltage sensor connected to the regulating element of the continuous voltage regulator, the second input connected to the output source of the reference voltage, e output connected to the first input terminal of the transistor optocoupler of the fore block and the first output output of the transit of the stator optocoupler, and the output connected to the second input terminal of the transistor optocoupler of the forming unit мирОвани  управл ющих импульсов, дели- 5 импульсов, выводы питани  блока выделени  тель напр жени , отличающийс  тем, сигнала ошибки подключены непосредственной и первым выходным выводом транзи сторной оптопары, а выходом подсоединен к второму входному выводу транзисторной оптопары блока формировани  управл ющихcontrol pulses, delimiters, power supply outputs of a voltage extraction unit, characterized in that the error signal is connected to the direct and first output output of the stator optocoupler, and the output is connected to the second input terminal of the transistor optocoupler of the control forming unit что, с целью упрощени , делитель напр жени that, for the sake of simplicity, a voltage divider входом включен между выходной общей ши- мостового выпр мител .The input is connected between the output of the common chirophone rectifier. )) %% ОABOUT гЧMS А ГчИ NA GCHI N г 1 . ( g 1. ( гЧ rS rMS rS r 4- т- -1-I-но к выходным выводам двухполупериодного4- t--1-I-but to the output full-wave outputs ДтDt