Импульсный инвертирующий стабилизатор

При анализе ключевого (импульсного) стабилизатора опишем принцип работы электрической схемы управления микросхемой 142ЕП1.
С применением микросхемы К142ЕП1 может быть построена схема ИСН инвертирующего типа (рис. 1).
В рассматриваемой схеме питание усилителя постоянного тока (УПТ) и триггера микросхемы осуществляется через внутренний транзистор (выводы 1, 2, 16) микросхемы. Регулирующий транзистор (VT2, VT3) ИСН управляется транзисторами VT1, VT4 и выходным напряжением (с вывода 11) микросхемы.
К недостаткам схем ИСН с применением микросхемы К142ЕП1 относятся:
 большой коэффициент усиления УПТ микросхемы, значение которого не может регулироваться внешними элементами из-за отсутствия внешнего отвода с выхода УПТ;
 входное напряжение микросхемы должно иметь малую амплитуду пульсации, что приводит к увеличению коэффициента сглаживания фильтра, т.е. увеличению его габаритов и массы (особенно при больших мощностях);
 включение конденсаторов для устранения самовозбуждения ИСН вызывает существенное ухудшение его динамических характеристик;
 очень трудно осуществить широтно-импульсную модуляцию подачей на выводы 14, 15 синхронизирующего напряжения также из-за большого коэффициента усиления УПТ;
 при малых выходных мощностях (25) Вт потребляемая микросхемой мощность существенно снижает КПД стабилизатора.
Рисунок 1 - Схема стабилизатора инвертирующего типа с микросхемой К142ЕП1.
Произведем расчет параметров стабилизатора.
Импульсный параллельный инвертирующий стабилизатор выполняется по структурной схеме, приведенной на рис. 2 . В отличие от предыдущей схемы здесь параллельно нагрузке Rн включен дроссель L, а регулирующий элемент РЭ включен последовательно с нагрузкой. Блокирующий диод отделяет конденсатор фильтра C и нагрузку Rн от регулирующего элемента. Стабилизатор обладает свойством изменения (инвертирования) полярности выходного стабильного напряжения Uн относительно полярности входного напряжения питания. Значение выходного напряжения такого стабилизатора в зависимости от относительной длительности открытого состояния регулирующего транзистора может быть как больше, так и меньше напряжения Uп. Накопление энергии в L и Cн, а также передача энергии от этих элементов и источника питания в нагрузку происходит аналогично схеме на рис. 2.2.
Рисунок 2 - Структурная схема импульсного параллельного стабилизатора инвертирующего типа
Для расчета параметров стабилизатора зададимся частотой f=65 кГц и принимаем КПД стабилизатора η=0,9.
Определяем номинальное значение относительной длительности открытого состояния регулирующего транзистора:
Определим величину индуктивности дросселя импульсного инвертирующего стабилизатора:
В качестве дросселя выбираем дроссель B82732R2112B30 индуктивностью 0,011 мГн.
Определим величину емкости конденсатора импульсного инвертирующего стабилизатора:
В качестве конденсатора стабилизатора выбираем конденсатор К50-35 1800 мкФ.
Рассчитаем средние и действующие значения токов транзистора и диода схемы стабилизатора:
Коммутационные процессы в схеме приводят к перегрузке транзистора в первые моменты его отпирания, пока не исчезнет заряд неосновных носителей в базе диода VD, через диод и отпирающийся транзистор VТ проходит ток разрядки конденсатора