Непрерывно-ключевой стабилизатор тока Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, в первую очередь для питания устройств на лавинно-пролет- ных диодах (ЛПД).

Целью изобретения является повышение надежности непрерывно-ключевого стабилизатора тока, а также быст- родействия защиты от перенапряжения и короткого замыкания на нагрузке и ее чувствительности при одновременном повышении точности управления преобразователем постоянного напря- жения.

На чертеже приведена принципиальная схема непрерывно-ключевого стабилизатора тока.

Устройство содержит регулируемый преобразователь 1 постоянного напряжения, входом подключенный к входным клеммам, а выходом, зашунтиро- ванным конденсатором 2, к входу регулятора 3 постоянного тока, включаю- щего в себя регулирующий элемент на проходном 4 и согласующем 5 транзистрах, дроссель 6, одним входом подключенный к выходу регулирующего элемента, а другим - к токозадающему пер- вому резистору 7, свободный вывод которого подключен к выходу стабилиза

тора тока; опорный стабилитрон 8, включенный между базой согласующего транзистора 5 и выходом стабилизатора тока; токостабилизирующий двухполюсник 9, входом подключенный к вход регулятора 3 постоянного тока, а выходом - к базе согласующего транзистора 5j схему защиты, состоящую из выходного делителя на втором 10, третьем 11 и четвертом 12 резисторах первого 13 и второго 14 компараторов причем инвертирующий вход первого компаратора 13 подключен к точке соединения второго 10 и третьего 11 резисторов, а неинвертирующий вход второго компаратора 14 - к точке соединения третьего 11 и четвертого 12 резисторов,свободные входы компараторов 13 и 14 подключены к источнику 15 опорного напряжения, первого 16 и второго 17 логических элемента И-НЕ и логического инвертора НЕ 18, причем выход второго компаратора 14 через логический инвертор НЕ 18 подключен к одному из входов первого логического элемента И-НЕ 16, а выход первого компаратора 13 подключен

к одному из входов второго логического элемента И-НЕ 17, выход которого подключен к свободному входу первого логического элемента И-НЕ 16; защитного транзистора 19, который базой подключен к выходу первого логического элемента И-НЕ 16, коллектором (через пятый резистор 20) - к базе согласующего транзистора 5, а эмиттером - к общей шине стабилизатора тока схемы 21 задержки, входом подключенной к источнику 22 постоянного напряжения, а выходом - к свободному входу второго логического элемента И-НЕ, источник 22 постоянного напряжения через шестой резистор 23 соединен с входом регулятора постоянного тока, а другим выводом подключен к общей шине, кроме того, источник 22 постоянного напряжения соединен с источником 15 опорного напряжения, управляющий вход преобразователя 1 постоянного напряжения подключен к средней точке делителя на седьмом 24 и восьмом 25 резисторах, причем седьмой резистор 24 свободным выводом подключен к базе проходного транзистора 4, а восьмой резистор 25 свободным выводом подключен к общей шине стабилизатора тока

5

0

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

При изменении входного напряжения в широких пределах, а выходно го - в пределах, задаваемых величиной резистора 11, напряжение на регулирующем элементе поддерживается неизменным, так как напряжение, подаваемое на управляющий вход преобразователя постоянного напряжения и снимаемое с общей точки седьмого 24 и восьмого 25 резисторов, пропорционально напряжению на нагрузке и при его изменениях пропорционально отрабатывается преобразователем постоянного напряжения.

В нормальном режиме работы напряжение в точке соединения второго 10 и третьего 11 резисторов больше, а в точке соединения третьего 11 и четвертого 12 резисторов меньше задаваемого от источника 15 опорного напряжения и формируемого от источника 22 постоянного напряжения. Вследствие этого на выходах компараторов 13 и 14 формируется низкий уровень напряжения, соответствующий логическому О, который через посредство логического

инвертора НЕ 18 и логического элемента И-НЕ 17 устанавливает на выходе логического элемента И-НЕ 16 состояние логического О, в результате чего защитный транзистор 19 находится в режиме отсечки и не влияет на работу регулятора 3 постоянного тока

В случае превышения напряжением на нагрузке требуемого значения напряжение в точке соединения тртьего 11 и четвертого 12 резисторов превысит величину напряжения, задаваемого источником 15 опорного напряжения, в результате чего на выходе компаратора 14 формируется напряжение высокого уровня, соответствующее логической 1, и через посредство логического инвертора НЕ 18 перевод и выход логического элемента И-НЕ 16 в состояние логической 1. Положительный потенциал на базе защитного транзистора 19 переводит его в состояние насыщения, в результате чего происходит запирание регулирующего элемента и, как следствие, снижение выходного тока и ограничение величины выходного напряжения на требуемом уровне независимо от причин, вызвавших его увеличение (режим холостого хода или повышение сопротивления нагрузки).

В случае снижения напряжения на нагрузке ниже требуемого уровня напряжение в Точке соединения второго 10 и третьего 11 резисторов становится ниже напряжения, задаваемого источником 15 опорного напряжения, в результате чего на выходе компаратор 14 формируется напряжение высокого уровня, соответствующее логической 1. Указанный сигнал поступает на вход логического элемента И-НЕ 17, на другом входе которого в установившемся режиме также поддерживается уровень напряжения, соответствующий логической 1. На выходе логического элемента И-НЕ 17 формируется в этом случае сигнал логического О, переводящий выход логического элемента И-НЕ в состояние логической 1, отпирающий защитный транзистор 19, который закрывает регулирующий элемент. Резистор 20 обеспечивает полное запирание согласующего транзистора 5, в результате чего напряжение управления преобразователем напряжения, снимаемое со средней токи делителя на резисторах 24, 25,

уменьшается до нуля, уменьшая тем самым до требуемых пределов напряжение на входе регулятора 3 постоянного

тока.

При снятии аварийных режимов схема защиты автоматически отключается и не препятствует нормальной работе стабилизатора тока.

Во время переходных режимов при подаче напряжения на вход регулятора 3 постоянного тока напряжение источника 22 постоянного напряжения подается на вход логического элемента

И-НЕ 17 с задержкой, величина которой подбирается из условия формирования уровня напряжения на входе указанного элемента, соответствующего логической 1 после окончания

переходного режима. Вследствие этого на выходе логического элемента И-НЕ 17 независимо от состояния второго входа формируется сигнал логической 1, который поддерживает

схему защиты на время переходного режима в отключенном состоянии, а за это время формируется сигнал логического О на другом входе логического элемента И-НЕ 17.

Повышение надежности стабилизатора тока в аварийных режимах на нагрузке достигается тем, что пороговые напряжения срабатывания схемы защиты могут быть установлены с большой точностью и практически не меняются при дестабилизирующих воздействиях условий эксплуатации, установка конкретного значения величиг ны порогового напряжения не требует

подбора элементов. Кроме того, пред- лагаемое устройство обладает повышенным быстродействием вследствие того, что в цепях формирования сигналов на срабатывание защиты отсутствуют элементы, обладающие большой инерцией.

Формула изобретения

Непрерывно-ключевой стабилизатор тока, содержащий регулируемый преоб- разователь постоянного напряжения с управляющим входом, силовой вход которого подключен к входным выводам, а выход зашунтирован конденсатором, регулятор постоянного тока, силовой вход которого подключен к силовому выходу регулируемого преобразователя постоянного напряжения, а выход

регулятора постоянного тока подключен к выходнмоу выводу, причем регулятор постоянного тока состоит из регулирующего элемента на согласующем и проходном транзисторах, токостаби- лизирующего двухполюсника, входом подключенного к входу регулятора постоянного тока, выходом - к базе согласующего транзистора, первого стабилитрона, анодом подключенного к вьпсоду регулятора постоянного тока, а катодом - к базе согласующего транзистора, дросселя, одним выводом подключенного к эмиттеру проходного транзистора, а другим - к токозада- ющеиу первому резистору, другой вывод которого подключен к выходу регулятора постоянного тока, коллектор проходного и коллектор согласующего транзистора подключены к входу регулятора постоянного тока, а эмиттер согласующего транзистора соединен с базой проходного транзистора, о т- ли чающийся тем, что, с целью повышения надежности, повышения быстродействия и чувствительности защиты от перенапряжения и коротких замыканий на нагрузке при одновременном повышении точности управления преобразователем постоянного напряжения, в него введены выходной делитель, состоящий из второго, третьего и четвертого резисторов, первый и второй компараторы, причем инвертирующий вход первого компаратора подключен к точке соединения второго и третьего резисторов, а неинвертирующий вход второго компаратоРедактор А.Маковская

Составитель В.Баранов Техред М.Ходанич

Заказ 5189/47

Тираж 862Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10

15

348800о

,ра подключен к точке соединения третьего и четвертого резисторов, источник опорного напряжения, к выходу которого подключены свободные входы первого и второго компараторов, блок управления защитой, состоящий из первого и второго элементов И-НЕ и инвертора НЕ, причем выход первого компаратора подключен к одному из входов второго элемента И-НЕ, а выход второго компаратора через инвертор НЕ подключен к одному из входов первого элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ подключен к свободному входу первого элемента И-НЕ, транзистор защиты, база которого подключена к выходу первого элемента И-НЕ, эмиттер - к общей шине, а коллектор через введенный пятый резис- . тор - к базе согласующего транзистора регулирующего элемента, источник постоянного напряжения, включенный между входом регулятора постоянного тока и общей шиной и состоящий из шестого резистора и стабилитрона, точка соединения которых подключена к источнику опорного напряжения и через введенный элемент задержки - к свободному входу второго элемента И-НЕ, делитель цепи управления преобразователем постоянного напряжения, включенный между базой проходного транзистора и общей шиной и состоящий из седьмого и восьмого резисторов, общая точка которых соединена с управляющим входом преобразователя постояииого напряже ния.

20

25

30

35

Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, в первую очередь для питания устройств на лавинно-пролет- ных диодах. Цель изобретения - повы75. Атро в для ет- вышение надежности, быстродействия и чувствительности схемы защиты от перенапряжения и КЗ на нагрузке при одновременном повышении точности управления преобразователем постоянного напряжения. Цель достигается построением схемы защиты от перенапряжения и КЗ на нагрузке на основе двух- порогового компаратора 13, 14 с логическими элементами 16-18, управляющими состоянием регулирующего элемента 4 регулятора постоянного тока 5, а также формированием напряжения управления преобразователем постоянного напряжения 1 с помощью делителя 10-12, включенного между базой регулирующего элемента регулятора постоянного тока и общей шиной. 1 ил. (Л 00 Выход ОО 4; 00 00