Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Целью изобретения является повышение надежности.

На.чертеже представлена функциональная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения.

Устройство содержит транзисторный регулирующий элемент 1 поеледова тельного типа, блок 2 управления с последовательно включенными узлом 3 формирования управляющих сигналов (в виде совокупности резистивного делителя напряжения обратной связи, источника опорного напряжения, усилителя сигнала рассогласования, генератора импульсов и широтно-импульсно- го модулятора с общим питающим напряжением 5 В) и усилительным узлом 4 (на операционном усилителе с питающим напряжением 27 В в установившемся режиме), резистивный делитель 5 напряжения, диодный селектор 6 уровня, первый, второй и третий пороговые блоки 7-9 (первый из которых выполнен с автоматическим шзгати- рованием собственно порогового элемента после его срабатывания), пусковой конденсатор 10, ограничитель 11 напряжения, первый, второй и третий ключи 12-14, датчик 15 состояния нагрузки, входной вывод 16 для подключения первичного источника питанин, общую шину 17 и выходной вывод 18 для подключения нагрузки.

Вход узла 3 формирования управляющих сигналов блока 2 управления соединен, относительно шины (не показано) с выводом 18, выход усилительного узла 4 последнего подключен к управляющему-входу регулирующего элемента 1. Вход делителя 5 напряжения соединен с выводами 16 и 17. Один из входов селектора 6 уровня соединен с выводом 18, а выход - через пороговый блок 7 - ,с питающим входом усилительного узла 4 блока 2 управления. Пусковой конденсатор 10 и ключ 12 включены параллельно на выходе селектора 6 уровня. Вход датчика 15 состояния нагрузки подключен к выводам 16 и 18, т.е. к силовым выводам регулирующего элемента 1. Выход порогового блока 8 соединен с управляющим входом ключа 2. Ограничитель 11 напряжения включен между выходом порогового блока 7 и питающим входом узла 3 формирования управ

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ляющих сигналов блока 2 управления. Ключ 13 включен между выходом делителя 5 напряжения и другим входом селектора 6,уровня а ключ 13 - между выходом датчика 15 состояния нагрузки и входом порогового блока 8. Вход порогового блока 9 соединен с выходом делителя 5 напряжения. Управляющие входы ключей 13 и 14 подключены к выходам соответственно пороговых блоков 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

С подачей на вывод 16 и шину 17 напряжения от первичного источника питания через делитель 5 напряже1ния, нормально открытый ключ 13 и один из диодов с електора 6 уровня осуществляется заряд пускового конденсатора 10. Ключ 12 нормальна закрыт и не препятствует данному процессу. При достижении напряжением на. конденсаторе 10 заданного значения срабатывает пороговый блок 7 и обеспечивает подачу питающего-напряжения на узел 3 формирования управляющих сигналов и усилительный узел 4 блока 2 управления. При этом питающее напряжение узла 3 остается на номинальном для использованной в нем элементной базы уровне, а питающее напряжение узла 4 монотонно увеличивается по мере дальнейщего заряда пускового конденсатора 0, обеспечивая монотонный (от импульса к импульсу) рост амплитуды сигналов на управляющем входе регулирующего элемента 1 и постепенное (вплоть до номинального) нарастание вьDcoднoгo напряжения стабилизатора, исключающее брусок пускового тока. С установлением рабочего режима селектор 6 уровня с помощью другого своего диода переключает питание блока 2 управления с выхода делителя 5 напряжения на выход стабилизатора.

Датчик: 5 состояния нагрузки выполнен на основе интегратора длительности импульсов на регул ирующем элементе 1 с инвертирующим усилительным каскадом. Если нагрузка устройства меньше номинальной, выходной сигнал датчика 15 не превышает уставки срабатывания порогового блока 8, В случае же чрезмерного повышения нагрузочного тока 5 либо короткого замыкания в нагрузке сигнал на выходе дат- ч.ика 1 5 возрастает и через нормально открытый ключ 14 переводит пороговый блок 8 из одного состояния в другое. Последний открывает ключ

12и закрывает ключ 13. Ключ 12 шунтирует пусковой конденсатор 10, снимая питание с блока 2 управления и закрывая тем самым регулирующий элемент 1. Закрытие ключа 13 исключает прохождение тока через селектор 6 уровня « ключ 12, предотвращая их перегрузку и излишний расход электро- энергии. При снижении нагрузочного тока до номинального, т.е. после окончания аварийного режима, порого- вьй блок 8 возвращается в исходное состояние, ключ 12 закрывается,ключ

13открывается, вновь заряжается пусковой конденсатор 10 и запитывается блок 2 управления. Регулируюшдй элемент 1 и весь стабилизатор в целом возвращаются в нормальный рабочий режим.

При существенном, но допустимом снижении напряжения первичного источника питания, увеличении длительности открытого и уменьшении длительнос ти закрытого состояний регулирующего элемента 1 и, как следствие, возрастании выходного сигнала датчика 15 состояния нагрузки отключения стабилизатора не происходит, поскольку в этом случае повьшенньй сигнал на выходе делителя 5 напряжения переключает из одного состояния Б-другое пороговый блок 9, а тот, в свою очередь, закрывает ключ 14, блокируя тем самым переключение порогового блока 8. Электроснабжение потребит - лей сохраняется.

Благодаря ограничению по уровню

-.

обеспечивается питание узла 3 формирования управляющих сигналов стабильным и безопасным напряжением, соответствующим элементной базе данного узла, а, -С другой стороны, при вводе стабилизатора в работу вследствие мо нотонного возрастания амплитуды сиг- ; налов на выходе узла 4 и управляющем входе регулирующего элемента Г исключается бросок пускового предотвращается выход из строя транзис т ора регулирующего элемента 1 .

При срабатывании токовой защиты за счет дополнительной блокировки исключено также прохождение тока от делителя 5 напряжения через селектор 6 уровня и ключ 12, т.е. устранены их перегрузка и излищние расходы

,-

fgj

2П

25п

40

-45

50

электроэнергии. Благодаря введению еще одной блокировки устройство не подвержено неоправданным отключениям своей защитой при нормальном состоянии нагрузки, но существенном и вместе с тем допустимом уменьшении напряжения первичного источника питания. Указанные факторы повышают надежность.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, включенный между входным- и выходным выводами, блок управления, cocтoяшJ й из последовательно включенных узла формирования управляющих сигналов, вход которого соединен с выходным выводом, и усилительного узла, выход которого подключен к управляющему-входу регули- элемента, делитель напряжения, вход которого относительно общей шины соединен с входным выводом, диодный селектор уровня, один из входов которого соединен с выходным выводом, а выход через первый пороговый блок - с питающим входом усилительного узла блока управления, соединенные параллельно пусковой конденсатор и первый ключ, включенные между выходом селектора уровня и общей шиной, датчик состояния нагрузки, входы которого подключены по-от- дельности к входному и выходному выводам, второй пороговый блок, выход которого соединен с управляюш тм входом первого ключа, отличающийся тем, что, с делью повышения надежности работы, в него введены ограничитель напряжения, второй и третий ключи и третий пороговый блок, причем ограничитель напряжения включен между входом первого порогового блока и питающим входом узла формирования управляющих сигналов блока управления, второй ключ - между выхо-. дом делителя напряжения и другим входом селектора уровня, третий ключ - между выходом датчика состояния нагрузки и входом второго порогового блока, вход третьего порогового блока соединен с выходом делителя напряжения, управляющие входы второго и третьего ключей подключены к выходам соответственно второго и третьего пороговых блоков.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение надежности. Основу устройства составляют транзисторный регулирующий элемент 1 последовательного типа, блок 2 управления, делитель 5 входного напряжения, селектор 6 уровня, пусковой конденсатор 10, ключ 12, датчик 15 состояния нагрузки, пороговые блоки 7, 8, один из которых установлен в питающей цепи блока 2 управления, а другой - между выходом датчика 15 состояния нагрузки и управляющим входом первого ключа 12, шунтирующего пусковой конденсатор 10. Благодаря введению в устройство ограничения 11 напряжения, второго 13 и третьего 14 ключей и третьего порогового блока 9 с соответствующими функциональными связями исключается нежелательное превышение напряжения, питающего узел формирования управляющих сигналов, устраняется прохождение после срабатывания защиты излишнего тока повышенного значения через селектор уров- с ня и ключ, шунтирующий пусковой конденсатор, предотвращается неоправданный вывод стабилизатора из действия при нормальном состоянии нагрузки, но существенном, хотя и допустимом снижении напряжения первичного источника питания. 1 ил. 5S (Л со ю ел 4 4 ГО