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

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания, и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности устройства.

На чертеже представлена схема импульсного стабилизатора постоянно- го напряжения.

Устройство содержит коммутирующий элемент 1, LCD-фильтр 2, узел 3 управления, выполненный на усилителе постоянного тока со схемой сравнения и широтно-импульсном модуляторе, нелинейный делитель 4 напряжения, исполнительный узел 5 защиты, выполненный на триггере и электромеханическом реле, управляемый ждущий муль тивибратор 6 и узел И 7. Управляемьш ждущий мультивибратор 6 ждущий мультивибратор 8

содержит

и узел управления, выполненный на транзисторах 9-11, стабилитроне 12 и резисторах 13-20 и конденсаторе 21.

Коммутирующий элемент 1 и LCD- фильтр 2 последовательно включены в силовую шину, а узел 3 управления входами подключен к выходной шине и к выходу устройства 5 защиты. Выход узла 3 управления подключен к входу коммутирующего элемента 1 и через резистор 22, зашунтированный конденсатором 23, к входу ждущего мультивибратора 8.

Вход узла- управления управляемого ждущего мультивибратора 6 подсоединен к входной силовой шине импульсного стабилизатора, а его выход соединен последовательно с времяза- дающей С-цепочкой ждущего мультивибратора 8, выход которого подсоединен к одному из входов узла И 7, другой вход которого через нелинейньй делитель 4 напряжения подключен к выходу коммутирующего элемента 1, а выход - к входу устройства 5 защиты

Импульсный стабилизатор питается от входного напряжения, а ждущий мультивибратор 8, узел И 7 и исполнительный узел 5 защиты - от источника вспомогательного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При подаче входного питающего напряжения t U g, начинает работать импульсный стабилизатор и система атоматического регулирования поячерж

5

0

5

0

вает с заданной точностью постоянным среднее значение выходного напряжения и за счет автоматического изменения времени закрытого и открытого состояния коммутирующего элемента 1. Управление коммутирующим элементом 1 осуществляется узлом 3 управления, преобразующим изменение уровня выходного напряжения стабилизатора в широтно-импульсную модуляцию.

Импульсы широтно-импульсной модуляции поступают одновременно на входы коммутирующего элемента 1 и ждущего мультивибратора 8.

Управляемый ждущий мультивибратор 6 переходит в свое квазиустойчивое состояние, определяемое время- задающей RC-депочкой, выполненной на конденсаторе 21, резисторах 16 и 20 и сопротивлении перехода коллектор - эмиттер транзистора 11, режим работы которого определяется величиной входного питающего напряжения.

При понижении уровня входного питающего напряжения Ug транзистор 11 призакрываеа ся, что приводит к возрастанию его сопротивления и к увеличению времени нахождения ждущего мультивибратора 8 в квазиустойчивом состоянии. Понижение уровня входного питающего напряжения за пределы допустимой величины приводит к закрьшанию транзистора 11 и открыванию транзистора 9, определяющего время нахождения мультивибратора 8 в квазиустойчивом состоянии.

При повышении уровня входного пи5

0

11

5

тающего напряжения Ug транзистор приоткрывается и его сопротивление уменьшается, что приводит к уменьшению времени нахождения ждущего мультивибратора в квазиустойчивом состоянии.

При повьш1ении уровня входного напряжения за пределы допустимой величины транзистор 11 переходит в режим насьш ения, и время нахождения ждущего мультивибратора 8 в своем квазиустойчивом состоянии определяется постоянной времени времязадающей С-цепочки, состоящей из резисторов 16 и 20 и конденсатора 21.

При токе нагрузки, не превьш1аю- щем предельно допустимого значения, длительность нахождения управляемого ждущего мультивибратора 6 в кваяи

устойчивом состоянии больше длительности нахождения коммутирующего элемента 1 в открытом состоянии при всех допустимых изменениях входного питающего напряжения Ug. Импульсы с выхода коммутирующего элемента 1, совпадающие по форме с импульсами широтно-импульсного модулятора, поступают на вход нелинейного делителя 4 напряжения, с выхода которого они подаются на один из входов узла И на другой вход которого поступает импульс с выхода ждущего управляемого мультивибратора 6.

При токе нагрузки, не превьшаю- щем номинальное значение для им- .пульсного стабилизатора, на выходе узла И 7 присутствует низкий уровен напряжения и исполнительный узел 5 защиты находится в выключенном состоянии.

При превьшении током нагрузки импульсного стабилизатора предельно допустимого значения длительность открытого состояния коммутирующего элемента 1 превьшает длительность нахождения управляемого ждущего мултивибратора 6 в квазиустойчивом состоянии и на выходе узла И 7 формируется импульс, включающий исполнител ньй узел 5 защиты.

При пробое коммутирующего элемента 1, выходе из строя широтно- импульсного модулятора узла 3 управления, обрьте обратной связи узла 3 управления входное напряжение поступает на выход стабилизатора, узел упра1вления прекращает формировать импульсы широтно-импульсной модуляции. Управляемьгй ждущий мультивибратор 6 переходит в устойчивое состояние и на его выходе устанавливается высокий уровень выходного напряжения, поступающий на второй вход узла И 7. На первый вход узла И 7 с выхода нелинейного делителя 4 напряжения поступает поделенное выходное напряжения +U5,ti,( и на выходе узла И 7 .устанавливается высокий уровень выходного напряжения, включающий исполнительный узел 5 защиты, отключающий импульсный стабилизатор от питающей сети.

При понижении входного напряжения Ug за пределы допустимых значений длительность открытого состояния коммутирующего элемента 1 превышает

5

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

длительность нахождения управляемого ждущего мультивибратора 6 в квазп- устойчивом состоянии и на выходе узла И 7 формирует импульс, включающий исполнительное устройство 5 защиты .

Введение в схему импульсного стабилизатора управляемого ждущего мультивибратора и узла И с соответствующим их подключением позволяет создать устройство защиты, выгодно отличающее импульсный стабилизатор от известного устройства. Это достигается за счёт повьщ ения КПД импульсного стабилизатора, так как отпадает необходимость в наличии токового датчика (резистора, дросселя) установленного в силовой цепи. Кроме защиты устройства от перегрузки по току, как и в известном устройстве, предлагаемое устройство позволяет обеспечить дополнительную защиту от перенапряжения, возникающего при выходе из строя коммутирующего элемента, а также защиту от понижения уровня входного питающего напряжения за допустимые пределы, что повьш1ает надежность устройства и расширяет область применения импульсного стабилизатора.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные в силовую шину коммутирующий элемент и LCD-фильтр, узел управления, выход которого подключен к управляющему входу коммутирующего элемента, один вход узла управления подключен к выходному выводу, а другой - к выходу исполнительного узла защиты, делитель напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД и надежности, в него введен управляемый ждущий мультивибратор и узел И, выход которого соединен с входом исполнительного узла защиты, один из входов узла И через делитель напряжения подключен и точке соединения коммутирующего элемента, диода и дросселя ЬСВ-фильтра, второй вход узла И подключен к выходу управляемого ждущего мультивибратора, один из входов которого .подключен к выходу узла управления, а другой вход - к силовому входному выводу.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повьшение КПД и надежности устройства. Для этого импульсньй стабилизатор содержит коммутирующий элемент (КЭ) 1, LCD- фильтр 2. Управление КЭ 1 осуществляется узлом 3 управления, импульсы с которого поступают также и на ждущий мультивибратор 8. Импульсы с КЭ 1 поступают на вход нелинейного делителя 4 напряжения и далее на вход узла И 7,к другому входу которого подключен выход ждущего управляемого мультивибратора 6. Включение исполнительного узла 5 защиты осуществляется импульсом с выхода узла И. 1 ил. со 00 4