Импульсный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

09 05 СП

о

О) 00

N

Изобретение относится к электро- технике, может быть использовано для питания автономных устройств стабили зированным напряжением от источников питания с ограниченным ресурсом и яв ляется усовершенствованием устройства по авт. св. № 1П3785,

Целью изобретения является предотвращение недопустимого возрастания выходного напряжения стабилизатора при отсутствии выходного сигнала задающего генератора.

На фиг, приведена блок-схема HNT- пульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг,2 - пример реализации стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирукг- щий элемент 1, сглаживающий фильтр 2 блок 3 обратной связи, блок 4 управ- ления, задающий генератор 5, коммутатор 6, Блок 4 управления состоит из D-триггера 7 и блока 8 задержки, а блок 3 обратной связи - из блока 9 сравнения и источника 10 опорного напряжения, причем блок 9 сравнения выполнен на усилителе 11 и ключевом элементе 12 (фиг,1). Дополнительная цепь управления состоит из последова-

40

тельно соединенных сумматора 13 и по- 30 ный на транзисторах 22-24 и резисто- рогового элемента-14, выполненного, например, на стабилитроне с напряжением стабилизации, превьш1ающим номинальное выходное напряжение стабилизатора. Причем вход порогового элемента 14 подключен к выходным выводам стабилизатора, а выход - к первому входу сумматора 13, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора 5,

Такое конструктивное выполнение при отсутствии выходного сигнала задающего генератора 5 и, следовательно, повьш1ении выходного напряжения стабилизатора до величины напряжения срабатывания порогового элемента S4, превышающего номинальное значение выходного напряжения, обеспечивает формирование и подачу на управляющий вход коммутатора 6 сигнала, осуществляющего подключение к выходным выводам блока 3 обратной связи, выходным сигналом которого, поданым на вход блока 4 управления, осуществляется выключение регулирующего элемента 1, Выключение регулирующего элемента 1 осуществляется D-триггером 7 в блоке 4 управления по дополнительно введенному асинхронному входу установки нерах 25-27, включен последовательно между входными выводами стабилизатора и сглаживающим фильтром, состоящим из диода 28, дросселя 29 и кон-

35 денсатора 30, Управляющий вход элемента 1 соединяется с выходом триггера 7, выход которого служит выходом блока 4, Тактовый вход D-триггера ,7 через элемент 8 задержки, выполненный на резисторе 31 и конденсаторе 32, соединен с первым входом блока 4 управления, подключенного к выходу задающего генератора 5, Информационньш вход и вход установки триггера 7 соединены с вторым входом блока 4 управления и подключены к выходу блока обратной связи.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим

50 образом.

Задающий генератор 5 вырабатывает импульсы прямоугольной формы, заданной частоты и скважности. Коммутатор 6 подключает на время длительности

55 каждого импульса второй вход блока 9 сравнения, цепи питания блока 9 сравнения, источника 10 опорного напряжения к выходным выводам стабилизатора. Если выходное напряжение меньше

45

зависимо от наличия сигнала от задающего генератора 5,

В стабилизаторе блок 9 сравнения выполнен на одном усилителе 1 с релейной характеристикой. Первый вход усилителя 1 подключен к выходу источника 10 опорного напряжения, выполненного на стабилитроне 15 и резисторе 16, Второй вход - к средней точке делителя выходного напряжения на резисторах 17 и 18, Питание усилителя 11, источника 10 опорного напряжения и делителя на резисторах 17 и 18 осуществляется выходным напряжением стабилизатора через коммутатор 6, Управляющий вход коммутатора соединен с выходом сумматора 13, реализованного, например, на транзисторе 19 и резисторах 20 и 21, Первый вход сумматора (резистор 20) соединен с первым входом блока 4 уп- равления и выходом задающего генератора 5, Второй вход сумматора 13 подключен к выходу порогового элемента 14, (резистор 21) вход которого соединен с выходными выводами стабилизатора.

Регулирующий элемент 1, выполнен-

ный на транзисторах 22-24 и резисто-

ах 25-27, включен последовательно ежду входными выводами стабилизатоа и сглаживающим фильтром, состояим из диода 28, дросселя 29 и кон-

енсатора 30, Управляющий вход элемента 1 соединяется с выходом триггера 7, выход которого служит выходом блока 4, Тактовый вход D-триггера ,7 через элемент 8 задержки, выполненный на резисторе 31 и конденсаторе 32, соединен с первым входом блока 4 управления, подключенного к выходу задающего генератора 5, Информационньш вход и вход установки триггера 7 соединены с вторым входом блока 4 управления и подключены к выходу блока обратной связи.

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим

образом.

Задающий генератор 5 вырабатывает импульсы прямоугольной формы, заданной частоты и скважности. Коммутатор 6 подключает на время длительности

каждого импульса второй вход блока 9 сравнения, цепи питания блока 9 сравнения, источника 10 опорного напряжения к выходным выводам стабилизатора. Если выходное напряжение меньше

31365063

номинального, то на выходе блока 9 сравнения появится сигнал, по которо му импульс, поступающий от задающего генератора 5 через блок 8 задержки, переключит тгриггер 7 в состояние, от крывающее регулирующий элемент 1. На вход сглаживающего фильтра 2 подается напряжение от источника питания. Выходное напряжение начинает увелич1г- 10 ваться. Если выходное напряжение стабилизатора достигнет номинального уровня, то время действия очередного импульса задающего генератора 5 на выходе блока 9 сравнения формирует сигнал, переключающий триггер 7 в состояние , закрывающее регулирующий элемент 1, С приходом следующего импульса от генератора 5 весь цикл работы стабилизатора повторится. Если при открытом состоянии регулирующего элемента 1 по любой из причин пропадет выходной сигнал задающего генера- тора 5, то становится невозможным

тора восстановится по приведенной схеме. В противном случае выходное напряжение продолжает уменьщаться, ( Оно уменьшается до тех пор, пока выходной сигнал триггера 7 не будет восприниматься регулирующим элементом 1 1фиг,2) сигналом включения. Напряжение на выходе стабилизатора начнет снова возрастать. Вновь сработает пороговый элемент 14 и вновь произойдет отключение регулирующего элемента 1 и т,д,

При построении схемы импульсного 15 стабилизатора постоянного напряжения с дополнительной цепью управления сле дует иметь ввиду следующие обстоятельства.

Блок 9 сравнения может быть выполнен на основе компаратора напряжения, например КР594САЗ, К521СА2, К554СЗ и т, д,

Источником опорного напряжения может быть любой стабилитрон. Тип ста20

включение коммутатора 6, осуществляю- билитрона выбирается исходя из вели- щего подачу выходного напряжения чины напряжения тока стабилизации и стабилизатора на блок 9 сравнения, максимальной частоты работы, источник 10 опорного напряжения и. Для реализации блока 4 управления следовательно, не может быть осуществ- можно использовать D-триггер К561ТМ2 лено формирование управляющего сигна- 30 и 564ТМ2,

ла,,закрывающего регулирующий эле- Тип применяемого триггера выбирается из условий малого потребления мощности от источника питания, В качестве коммутатора 6 могут

мент 1,

Выходное напряжение стабилизатора, достигнув номинального уровня, пре-

тора восстановится по приведенной схеме. В противном случае выходное напряжение продолжает уменьщаться, Оно уменьшается до тех пор, пока выходной сигнал триггера 7 не будет восприниматься регулирующим элементом 1 1фиг,2) сигналом включения. Напряжение на выходе стабилизатора начнет снова возрастать. Вновь сработает пороговый элемент 14 и вновь произойдет отключение регулирующего элемента 1 и т,д,

При построении схемы импульсного стабилизатора постоянного напряжения с дополнительной цепью управления следует иметь ввиду следующие обстоятельства.

Блок 9 сравнения может быть выполнен на основе компаратора напряжения, например КР594САЗ, К521СА2, К554СЗ и т, д,

Источником опорного напряжения может быть любой стабилитрон. Тип ста

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания маломощных устройств от источников питания с ограниченным ресурсом. Цель изобретения - предотвращение недопустимого возрастания выходного напряжения стабилизатора при отсутствии выходного сигнала задающего генератора. Цель достигается введением в состав стабилизатора дополнительной цепи управления, состоящей из последовательно соединенных порогового элемента 14 и сумматора 13, Эта цепь обеспечивает выключение регулирующего элемента 1 при превышении выходным напряжением стабилизатора своего номинального уровня независимо от наличия сигнала от задающего генератора (ЗГ) 5, При отсутствии сигнала от ЗГ 5 выходное напряжение стабилизатора возрастает до величины напряжения срабатывания порогового элемента 14, При этом на управляющий вход коммутатора 6 с сумматора 13 поступает сигнал, с помощью которого к выходным выводам подключается блок обратной связи 3, выходной сигнал которого, поданный на вход блока управления 4, выключает рагу- лируюпщй элемент 1, 2 ил. с (Л

вьшает его и продолжает нарастать до 35 быть использованы транзисторные ключи, логические элементы серий К56, 564, мультиплексоры серий К561, 564, К590,

величины, равной напряжению срабатывания порогового элемента 14, Его выходной сигнал подается на второй вход сумматора 13, выходным сигналом которого включается коммутатор 6, На выходе блока 9 сравнения формируется сигнал, устанавливающий (асинхронно) триггер 7 в состояние, закрывающее регулирующий элемент 1, Прекращается рост выходного напряжения. Выходное напряжение стабилизатора из-за потребления энергии нагрузкой снижается. Сначала отключается пороговый элемент 14, прекращается формирование его выходного сигнала, следовательно, блок 9 сравнения и источник 10 опорного напряжения отключаются коммутатором 6 от выхода стабилизатора. Выходное напряжение стабилизатора продолжает падать. Если к тому моменту времени, когда напряжение на выходе стабилизатора станет меньше номинального, выходные сигналы задающего генератора 5 появятся вновь, то работа стабилизаыть использованы транзисторные клюи, логические элементы серий К56, 64, мультиплексоры серий К561, 564, К590,

При выборе схемы коммутатора не-

обходимо исходить из требуемого быстродействия, нагрузочной способности и минимума потребляемой мощности

Сумматор 13 может быть реализован на транзисторахi резисторах, диодах,

цифровых и аналоговых микросхемах. При выборе элементной базы необходимо исходить из требуемой чувствительности, быстродействия и минимума поребляемой моп;ности,

В качестве порогового элемента 14 можно использовать стабилитрон с напряжением стабилизации, превышающим номинальное напряжение стабилизатора, Тип стабилитрона выбирается из условий предельно допустимого превышения выходным напряжением стабилизатора своего номинального значения,уровня сигнала на входе сумматора 13, обеспечения минимума потребления в

первую очередь в режиме, когда напряжение на выходе стабилизатора не пре- вьппает номинального.

Для реализации элемента 8 задержки можно использовать различные RLC-ин- тегрируюпше цепочки или осуществлять необходимую задержку в задающем генераторе 5.

Причем питание задающего генерато- ю в обход блока 3 обратной связи подается непосредственно на второй вход блока управления.

Работа такого стабилизатора аналогична работе описанного стабилизатора, Наиболее выгодно применять предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения для питания маломощных устройств с автономным, например, батарейным питанием.

Формула изобретения

20

ра 5 может осуществляться как с выхода стабилизатора, так и от автономного источника,

В предлагаемом импульсном стабилизаторе постоянного напряжения исклю- 15 чена возможность недопустимого возрастания выходного напряжения при пропадании сигнала задающего генератора, так как при повышении уровня входного напряжения стабилизатора до порога срабатывания введенного порогового элемента 14 создается дополнительная цепь управления, состоящая из последовательно соединенных порогового элемента 14 и сумматора 13, причем вход порогового элемента подключен к выходным выводам стабилизатора. Выход сумматора 13 соединен с управляюпшм входом коммутатора 6, Поэтому при повышении выходного напряжения стабилизатора до величины порога срабатывания порогового элемента 14 в суьг- маторе 13 формируется сигнал, по которому через коммутатор 6 подается

25

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения по авт, ев,№1113785, отличающийся тем, что, с целью предотвращения недопустимого возрастания выходного напряжения ста- 30 билизатора при отсутствии выходного сигнала задающего генератора, в него введена дополнительная цепь управления, состоящая из последовательно соединенных порогового элемента с попитание на блок 3 обратной связи,Про- д рогом срабатывания, превышающим но-

исходит срабатывание блока обратной связи, выходным сигналом которого по дополнительно введенному входу установки D-триггер 7 блока 4 управления асинхронно переводится в состояние, закрывающее управляющий элемент 1, препятствуя дальнейшему увеличению выходного напряжения стабилизатора.

Возможно и другое построение стабилизатора с дополнительной цепью

минальное выходное напряжение стабилизатора, и сумматора, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к управляют40 щему входу коммутатора, вход порогового элемента соединен с выходными выводами стабилизатора, кроме того, информационный вход и вход установт ки D-триггера подключены к второму

45 входу блока управления,

управления, вход которой (вход порогового элемента 14) подключен к вьг: ходным выводам, а выход (выход сумматора 13) - к второму входу блока А управления. При этом второй вход сумматора подключен к выходу блока 3 обратной связи. Дополнительная цепь управления формирует сигнал, который

20

15

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения по авт, ев,№1113785, отличающийся тем, что, с целью предотвращения недопустимого возрастания выходного напряжения ста- билизатора при отсутствии выходного сигнала задающего генератора, в него введена дополнительная цепь управления, состоящая из последовательно соединенных порогового элемента с рогом срабатывания, превышающим но-

минальное выходное напряжение стабилизатора, и сумматора, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к управляют40 щему входу коммутатора, вход порогового элемента соединен с выходными выводами стабилизатора, кроме того, информационный вход и вход установт ки D-триггера подключены к второму

45 входу блока управления,

«VI

5