160301. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés impulzusszélességmodulációval működő feszültségstabilizátor céljára, különösen tekintettel az integrált áramkörös kivitelre
3 160301 4 sége az utóbbi feszültséggel könnyen vezérelhető. Az így kapott impulzus sorozattal vezéreljük az A áteresztő tranzisztor kapcsolót, mely a bázisára adott impulzusoknak megfelelően vagy teljesen megszakított állapotban van. A tranzisztor kapcsoló bekapcsolt állapotában a bemeneti stabilizálatlan feszültség az L induktivitáson keresztül tölti a C kondenzátort. (C a szűrőegység is) Ha a tranzisztor le van zárva) a kapcsoló megszakított állapotban van.) nincs töltő áram, tehát az U2 kimeneti feszültség csökken. Könnyen belátható tehát, hogy az impulzusok jel-szünet arányának változtatásával a kimeneti egyenfeszültséget tetszőleges értékre lehet beállítani. Ha a kimeneti egyenfeszültséget valamely adott feszültségosztón keresztül — ismert módon működő — D különbségképző egyik bemenetére, a másik bemenetére pedig a referencia jelet adjuk, akkor a különbségképző kimenetén a megfelelő jellel az impulzusszélesség-modulátort vezérelve feszültségszabályozót kapunk. Ugyanis az impulzusszélességmodulátor úgy állítja be az impulzusok jel-szünet arányát, hogy a kimeneti egyenfeszültség állandó legyen, a bemeneti feszültség és a terhelő áram változásaitól. A referencia feszültség előállítására a félvezető áramkörökben általában Zener diódát alkalmaznak. Az irodalomból és a gyakorlatból ismert hagyományos és integrált áramkörű megoldások hátránya az, hogy viszonylag bonyolultak, sok aktív és passzív elemet tartalmaznak. A disszipáció káros befolyását úgy lehet javítani, hogy ha az áteresztő kapcsoló tranzisztor gyorsan működik, azaz nagyon rövid idő alatt kapcsoljon át együk állapotából a másikba. Minél kisebb az átkapcsolási idő, annál kisebb a tranzisztor kollektor átmenetének a felmelegedése, illetve a károsodást okozó áram-koncentrálódás veszélye. Lényeges még, hogy az ímpülzusszélesség-modulátor érzékenysége nagy legyen, mert ettől erősen függ a stabilizátor jósága. A találmány szerinti stabilizátor kapcsolási elrendezése ezeket a hátrányokat kiküszöböli. Aktív elemeket tekintve pedig az áteresztő és meghajtó tranzisztor kivételével összesen 3 db tranzisztort és egy db Zener diódát tartalmaz, ami már megfelel a minimalizálási feltételeknek. A találmány szerinti kapcsolás célja olyan integrált alapegység kidolgozása volt, amely egyaránt elkészíthető monolitikus vagy szigetelő alapú hibrid integrált kivitelben. Mivel a hibrid-integrált áramkörök nagyfeszültségű, nagy disszipációjú kivitelben is viszonylag könnyen elkészíthetők, ezért elsősorban a hibrid megoldás szempontjait figyelembe véve kellett az áramkört kialakítani, azaz minél kevesebb aktív elemet felhasználni. Az impulzusszélesség-modulátor billenő körös kialakítása nagyon gyors átkapcsolásokat eredményez, jelentősen megnő az érzékenység és a működési frekvencia. 6 Ezt azáltal érjük el, hogy a billenőkörben olyan viszonylag kicsi, gyorsító kapacitást alkalmazunk, amely csak az átbillenések alatt hatásos, azaz a billenőkör nem sorolható az ismert működésű, monostabil vagy Schmitt-trigger 10 áramkörök közé. A bemenetére adott háromszögjel hatására az áramkör nagyon gyorsan billen — ez alatt a kondenzátor pozitív visszacsatolást létesít — majd a kondenzátor gyorsan feltöltődik, s nem tovább befolyásolja a folyama-15 tot. Hasonlóan játszódik le a kikapcsolás. A kondenzátor adott jelkésleltetést is okoz, ami a mi esetünkben úgyszintén fontos, mivel ezáltal az áramkör önrezgő lesz, ha a jelkésleltetés elegendően nagy. 20 Az alapgenerátor elhagyható mert a 3 db tranrzisztorból álló áramkört az áteresztő kapcsolóhoz és az aluláteresztő szűrőhöz kapcsolva önrezgő áramkört kapunk. 25 A találmány szerinti kapcsolás lényegét nem érinti az áramkörhöz csatlakoztatható túláramvédelem megoldása, Ez az ábrán nem szerepel. Gyakorlati szempontból azonban ez a tény fontos. Ennek lényege a következő: Az 2. ábrán lát-30 ható L induktivitással adott kicsiny értékű ellenállást kapcsolunk sorba. Az ezen átfolyó árammal arányos feszültség egy tranzisztor emitter-bázis átmenetére jut, 35 amelynek kollektora, a T3 tranzisztor bázisához csatlakozik. Ezáltal áramvisszacsatolást létesítünk, tehát a kimeneti áram nem lehet nagyobb az általunk megszabott értéknél, amelyet a soros ellenállással állíthatunk be. 40 A találmány egy példa szeriinti kapcsolási elrendezéséből melyet a 2. ábra mutat be, kitűnik, hogy a hagyományos elrendezésű stabilizátorok áramköreiből (1. ábra) egyesíti a B, D, E blokkok áramköreit és az így kapott V vezérlő áram-45 kör összesen csak 3 db tranzisztort tartalmaz. A referencia feszültséget a Zener diódás áramkör szolgáltatja. Az A áteresztő tranzisztor kapcsolót egy vagy több kis teljesítményű tranzisztor vezérli. Pl.: 5Q 0,3—0,5 Amper terhelő áram esetén az A kapcsolót összesen két db tranzisztorral is megvalósíthatjuk. A vezérlő áramkör az A áteresztő kapcsoló T1 ! tranzisztorát a meghajtó T 2 tranzisztor, ezt pedig az Rx ellenálláson keresztül a T3 és 55 T 4 tranzisztorokból álló billenőkör vezérli. Figyelembe véve a találmány célkitűzéseit, amelyet azzal érünk el, hogy az Rí ellenállást a T3 tranzisztor bázisát az R2 ellenálláson keresz-6Q tül a különbségképző komplementer 5 tranzisztoros fokozat kollektorához csatlakoztatjuk, amelynek a bázisát adott feszültségosztóhoz (Rio, RH, R12) kötve önrezgő áramkört kapunk különálló impulzus generátor alkalmazása nél-65 kül is. . 2
