Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится, к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичных источников питания.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг.1 приведена схема стабилизатора, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит источник 1 питания, к которому подключены последовательно соединенные силовой трансформатор 2, датчик 3 тока и ключевой регулирующий элемент 4, управляющий вход которого соединен через предварительный усилитель 5 с выходом ши- ротно-импульсного модулятора 6. Первый резистивный делитель 7 подключен к выходным клеммам 8 и 9 стабилизатора а средним выходом - к инвертирующему входу модулятора 6. Выход компаратора 10 защиты через две цепочки 11 и 12, содержащие последовательно соединенные диод и резистор, подклю чен соответственно к инвертирующему входу модулятора 6 и к среднему выводу второго делителя 13, один из выводов которого подключен к выходной клемме датчика 3 тока. Вторая выходная клемма датчика 3 и один из выводов третьего делителя 14 подключены к минусовой клемме дополнительного источника питания. Средний вывод делителя 14 подключен к инвертирующему входу компаратора 10 защиты, а другие выводы делителей 13 и 14 подключены к плюсовой клемме дополнительного источника. Первый выход 15 генератора 16 пилообразного напряжения, к которому подключен первый вывод интегрирующего конденсатора 17, подключен к неинвертирующему входу модулятора 6. Второй вывод интегрирующего конденсатора 17 соединен с источником 18 опорного напряжения. Второй выход 19 генератора 16, с которого снимается импульсный сигнал, соединен с инвертирующими входами модулятора 6 и компаратора 10 через цепочки 20 и 21, содержащие последовательно соединенные диод и резистор.

Устройство работает следующим образом.

В режимах работы без перегрузок потенциал U, инвертирующего входа компаратора 10 за1диты вьщ1е потенциала Ue неинвертирующего входа на всем

интервале периода Т (фиг.2г). В результате на выходе компаратора 10 постоянно присутствует нулевой сигнал, диод цепочки 11 заперт и защита не оказывает влияния на работу стабилизатора. Напряжение треугольной (пилообразной) формы, приподнятое на уровень опорного напряжения Ug источника 18, снимаемое с выхода

15 генератора 16 сравнивается в

модуляторе 6 с напряжением U , которое пропорционально выходному напряжению стабилизатора U только в интервале времени , когда сигнал

на выходе 19 генератора 16 равен нулю и диод цепочки 20 заперт. В интервале времени t сигнал и„ превышает потенциал U. Сигнал, который на выходе модулятора 6 равен

логической 1 (фиг.2в), через предварительный усилитель 5 отпирает ключевой элемент 4.

В момент t на выходе модулятора 6, который запирает ключевой элемент 4, становится равным нулю. В интервале времени за счет выходного сигнала (фиг.2а) генератора 16 снимаемый с его выхода 19 потенциал U значительно превышает сигнал U, и U, . Поэтому в этом интервале времени сигнал на выходе модулятора 6 всегда равен нулю и ключевой элемент 4 заперт, что ограничивает максимальную дпительность импульсов управления и предотвращает насыщение трансформаторов

устройства.

При перегрузке или коротком кании сигнал на выходе датчика тока 3, а следовательно, и потенциал Ug, увеличиваются. В момент времени t потенциал Ug становится равным

потенциалу Uj,. На выходе компаратора 10 защиты появляется сигнал 1, по величине близкий напряжению , питания (фиг.2д). Этот сигнал через цепочку 12 увеличивает потенциал

с который по вьшичине превышает потенциал ид, даже при отсутствии сигнала с датчика 3 тока. Кроме того, выходной сигнал с компаратора 10 через цепочку 11 увеличивает потенциал U на инверсном входе модулятора 6 до такой величины, что он превьтает сигнал , поступающий на неинвертирующий вход. В результате на вьгходе модулятора 6 появляется

Нулевой сигнал, запирающий ключевой элемент.

После запирания ключевого элемента 4 и 2(фиг.2г) датчика 3 тока становится равным нулю, но за счет положительной обратной связи через цепочку 12 потенциал Ug превышает потенциал Цд. Комапаратор 10 остается в прежнем состоянии, поддерживая ключевой элемент 4 в разом- кнутом состоянии.

С появлением в интервале времени t -t на выходе 19 генератора 16 положительного импульса и по амплитуде близкий напряжению питания (фиг.2а), потенциал ид увеличивается и становится больше потенциала 11 (фиг.2г). Компаратор 10 защиты возвращается в исходное состояние. Но потенциал П. на инвертирующем входе модулятора 6 превышает- потенциал и,5 неинвертирующего входа за счет сигнала U , поступающего через цепочку 20. Поэтому в интервале времени t,-t. сигнал t на выходе модуля- в -6

тора 6 по-прежнему равен нулю и ключевой элемент 4 заперт. В момент t сигнал генератора 16 становится равным нулю и потенциал Uj, становится пропорциональным выходному напря- жению и, стабилизатора. На выходе модулятора появляется единичный сигнал, который через предварительный усилитель 5 отпирает ключевой элемен 4. Далее процессы протекают аналогич но.

Таким образом, предлагаемое устройство вьтолняет ограничения тока через ключевой элемент на максимально допустимом уровне, но при этом осуществляет ограничение максимальной длительности управляющих импульсов, при более простой схеме.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок, содержащий последо- .вательно соединенные и подключенные к входным клеммам силовой трансфор-

матор, датчик тока и ключевой регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен через предварительный усилитель с выходом широтно-им- пульсного модулятора, источник опорного напряжения, соединенный с клеммами для подключения дополнительного источника питания, три резистив- ных делителя, первый из которых крайними выводами подключен к выходным клеммам, а средним выводом - к инвертирующему входу широтно-импульс- ного модулятора, второй и третий резистивные делители средними выводами подключены соответственно к не- инвертирующему и инвертирующему входам компаратора защиты, выход которого через две цепочки, состоящие из последовательно соединенных диода и резистора, подключены соответственно к среднему выводу второго делителя и к инвертирующему входу широт- но-импульсного модулятора, неинвертирующий вход которого подключен к первому выводу интегрирующего конденсатора, являющегося первым выходом генератора пилообразного напряжения, включенного параллельно источнику опорного напряжения, отличающийся тем, что с целью повьппения надежности второй выход упомянутого генератора, через две дополнительные цепочки, состоящие из последовательно соединенных диода и резистора, подключен к инвертирующим входам компаратора защиты и ши- ротно-импульсного модулятора, второй вывод интегрирующего конденсатора генератора пилообразного напряжения подключен к выходу источника опорного напряжения, один вывод второго резистивного делителя подключен к выходной клемме датчика тока, вторая выходная клемма которого и один из выводов третьего резистивного делителя подключены к минусовой клемме дополнительного источника питания, к плюсовой клемме которого подключены другие выводы второго и третьего резистивного делителя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель- повышение надежности стабилизатора напряжения СН- путем упрощения схемы защиты от перегрузок. При перегрузках в момент времени, когдй ток чеVffon рез транзистор достигает величины уставки, на выходе компаратора 10 появляется сигнал 1 и за счет цепочки 12 компаратор остается в этом состоянии и при нулевом сигнале с датчика тока 3. Сигнал с компаратора через цепочку 11 увеличивает сигнал обратной связи, снимаемый с делителя 7. Это приводит к появлению на выходе модулятора нулевого сигнала, который запирает транзистор. Положительный импульс напряжения с вывода 19 генератора 16, воздействуя через цепочку 21, возвращает компаратор 10 в исходное состояние и, воздействуя через цепочку 20 на инвертирующий вход модулятора 10, удерживает транзистор в закрытом состоянии на время действия этого импульса. 2 ил. (Л с ю со 00 tsD оо