Ключевой стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК G05F1/569 

11

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических величин, и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьппение надежности схемы путем обеспечения защиты от перегрузок и обеспечени51 возможности автоматического восстановления режима работы схемы после снятия перегрузки.

На чертеже представлена схема предлагаемого ключевого стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит последова- тельно соединенные регулирующий элемент 1 и накопительный дроссель 2, коммутирующий диод 3, источник А опорного напряжения с делителем 5, согласующий усилитель 6, выход ко- торого подключен к управляющему вхо- |ДУ регулирующего элемен;, симметричный мультивибратор 7 с дифференциальным усилителем на транзисторах 8 и 9, эмиттерный резистор 10, дели- тель 11 выходного напряжения, транзисторы 12 и 13 в блоке защиты, сопротивление нагрузки 14,

В отличии от известного в блок защиты дополнительно введены два тран- зистора 15 и 16, диод 17, стабилитро 18, конденсаторы 19 и 20, резисторы 21-25, а также датчик 26 тока.

Датчик 26 тока через резистор 21 соединен с транзистором 15. Параллел но датчику 26 тока включен конденсатор 19, Коллектор транзистора 15 соединен с усилителем через делитель, вЕлполненньй на резисторах 22 и 23, общая точка которых соединена с базо транзистора 16, а эмиттер которого через ограничительный резистор 24 соединен с минусовой шиной стабилизатора. Коллектор транзистора 16 соединен с эмиттером транзистора 12 и выводом усилителя 11 выходного напряжения .. База транзистора 12 соединена со стабилитроном 18, плюсовым выводом конденсатора 20 и одним из выводов резистора 25, вторым выводом соединенного с катодом диода 17.

Стабилизат ор работает следующим образом.

От источника 4 опорного напряжени питается симметричный мультивибратор 7, в цепи разряда хронир тощих емкостей которого включены транзисторы 8 и 9 дифференциального усилителя, сос

о 5

о

5

U

0

26а

тавляющие с мультивибратором 7 управляемый мультивибратор. При этом на базу транзистора 8 подается эталонное напряжение с делителя 5, а на базу транзистора 9 - напряжение с делителя 11 выходного напряжения.

В результате сравнения: этих наггря- жений импульсы, вьфабатываемые мультивибратором, меняются по скважности. Эти импульсы через согласующий усилитель 6 управляют работой регулирующего элемента 1. Однополярные импуль- сы, снимаемые с выхода регулирующего элемента, фильтруются с помощью накопительного дросселя и коммутирующ.его диода, в результате на сопротивление нагруз и 14 подается постоянное напряжение, мены1/ее,чем входное, и стабильное за счет действия описанной цепи обратной связи, основу которой составляет управляемый мультивибратор Появление токовой перегрузки на выходе схемы приводит к пропорциональному увеличению тока через датчик 26., увеличение напряжения на котором заставляет открыться транзистор 15 и приводит к появлению тока в цепи .делителя.

Следствием этого является увеличение напряжения на резисторе 23 и увеличение базового тока через транзистор 16, который открывается и через переход коллектор-эмиттер и ограничительный резистор 24 подключает эмиттер транзистора 12 на минусовую шину стабилизатора. До этого момента транзистор закрыт напряжением на эмиттере, снимаемым с делителя 11, которое больше, чем опорное напряжение на базе этого транзистора, созданное стабилитроном 18.

Режим последнего задается балластным резистором 25, включенным через диод 17 на выходе регулирующего элемента 1. Конденсатор 20 служит для затягивания процесса выхода на режим стабилитрона 18, чтобы при включении схемы не бьшо ложных дорабатываний блока .защиты.

При срабатывании транзистора 16 напряжение база-эмиттер транзистора 12 меняет свою полярность в сторону открывания этого транзистора, послед- HHJi открывается, и далее схема работает аналогично защите в известном устройстве.

После закрывания схемы ток потребления уменьшается, и транзисторы 15

312

и 16 закрываются, кроме того, на делителе 11 напряжение тоже становится равным нулю.

Открытое состояние транзистора 12 поддерживается в течение времени раз- ряда конденсатора 20, nocjje разряда которого транзистор 12 закрывается, что приводит к закрыванию транзистора 13 и восстановлению автоколебаний мультивибратора. .

Если при этом перегрузка устранена, схема вос.станавливает свой режим Если перегрузка осталась, транзисторы 15 и 16 вновь открываются, открываются транзисторы 12 и 13, что в конен- ном счете приводит к закрыванию регулирующего элемента 1.

Таким образом, схема работает в режиме проб, следующих с периодом, определяемым временем разряда конденсатора 20. Снятие перегрузки приводит к восстановлению режима работы схемы.

Конденсатор 19 предназначен для устранения ложных срабатываний при переходных процессах.

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства в сравнении с известным заключается в повышении надежности стабилизаторов напряжения при настройке и эксплуатации за счет отключения схемы при появлении перегрузок токов на стороне нагрузки и автоматического возврата схемы в исходное состояние после снятия перегрузки.

Формула изобретения

Ключевой стабилизато р постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные в плюсовую Силовую шину регулирующий элемент и накопитель- ньй дроссель, управляющий вход регулирующего элемента подключен к выхо ду согласующего усилителя, вход которого подключен к коллектору одного из транзисторов мультивибратора, эмиттеры транзисторов которого объединены

и подключены к одному из .ВЬКОДОВ НС

точника опорного напряжения, включенного параллельно входным вьшодам, а коллекторы транзисторов мультивибратора через резисторы подключены к общей щине, другой выход источника опорного напряжения связан через делитель опорного напряжения с базой первого транзистора дифференциального

.-

,

33

s Ю

1520 25

зо

5

50

126 4

усилителя, база второго транзистора которого подключена к делителю выходного напряжения, а их эмиттеры объединены и через эмиттерный резистор подключены к общей шине, а коллекторы транзисторов дифференциального усилителя подключены к входам мультивибратора, и блок защиты на двух транзисторах, эмиттер первого транзистора подключен к делителю выходного напряжения, коллектор - к базе второго транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттерами транзисторов мультивибратора, а коллектор - к эмиттерному резистору дифференциального усилителя, комму тир ЗЛОЕ1ИЙ диод, включенный параллельно источнику опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния надежности путем обеспечения отключения стабилизатора при токовых перегрузках на входе и выходе, обеспечения автоматического возврата в исходное рабочее состояние при устранении перегрузки, в него введен датчик тока, а в блок защиты введены третий и четвертьй транзисторы, два конденсатора, диод, стабилитрон и пять резисторов, причем датчик тока, соединенный параллельно с первым конденсатором, включен в плюсовую входную шину последовательно с регулирующим элементом, при этом положи- тельньш вывод датчика соединен с эмиттером третьего транзистора, отри- цательньй вывод через первый резистор - с базой того же транзистора, у которого коллектор через делитель из двух последовательно соединенных второго и третьего резисторов соединен с общей минусовой шиной, а средняя -точка делителя соединена с,базой четвертого транзистора, которьй коллектором подключен к эмиттеру первого транзистора и делителю выходного напряжения, а эмиттером через четвертый резистор - к минусовой шине, при этом база первого транзистора соединена с положительным выводом второго конденсатора, катодом стабилитрона и одним из вьшодов пятого резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода, анодом соединенного с вьосодом регулирующего элемента, вьшо- дом накопительного дросселя и катодом коммутирующего диода, причем отрица- тельный вывод второго конденсатора и анод стабилитрона подключены к общей минусовой шине.

Изобретение позволяет повысить надежность ключевого стабилизатора постоянного напряжения путем обеспечения отключения стабилизатора при токовых перегрузках на входе и выходе и обеспечения автоматического возврата в исходное состояние при устранении перегрузки. Это достигается тем, что в схему ключевого стабилизатора введен датчик 26 тока. При этом блок защиты выполнен на четьфех транзисторах: 12, 13, 15, 16, стабилитроне 18, диоде 17, конденсаторах 19, 20 и резисторах. При возникновении токовой перегрузки открываются транзисторы 15, 16, а затем транзисторы 12, 13, Это в конечном счете приводит к закрыванию регулирующего элемента 1, Открытое состояние транзистора 12 поддерживается в течение времени разряда конденсатора 20. После чего восстанавливается режим автоколебаний мультивибратора 7. Если при этом перегрузка устранена, схема восстанавливает свою работу. Если перегрузка осталась, процесс повторяется снова, Конденсатор 19 предназначен для устранения ложных срабатываний при переходных процессах. 1 ил. а 9