Импульсный регулятор напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

X

д

п

)-j,fUHI

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является расии- рение области применения. Цель достигается тем, что в устройство введен делитель 17 частоты, а триггер 14 вы- .полнен синхронным динамическим с двумя информационными входами. Это позволяет не только включение ключа 3, но и его выключение производить синхронно с источником 15 синхроимпульсов. При этом коммутационные помехи, создаваемые в момент переключения ключа 3, не будут возникать в моменты обратного хода луча электроннолучевой трубки, когда сигнальный вход трубки заперт. 4 ил.

74

Н

Ь1б

10

Од

|

I

фиг

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабш1изации напряжения регулирования температуры.

Целью изобретения является расширение области применения.

На фиг. 1 и :2 представлены две разновидности схемы импульсного регулятора напряжения; на фиг.З и 4 - диаграммы работы этих регуляторов соответственно.

На фиг. 1-4 приняты следующие обозначения: 1 - источник питания, 2 - силовой элемент, состоящий из ключе- вого элемента 3,, диода 4, дросселя 5 и конденсатора 6 LCD-фильтра, 7 - нагрузка (термобатарея для фиг.), 8 - охлаждаемьм объект, 9 - датчик обратной связи, состоящий из делителя на- прялгения на резисторах 10,11, причем на фиг. 1 в качестве резистора 11 применен терморезистор, 12 - источник опорного напряжения,. 13 - компаратор, Т4 синхронный динамический триггер с динамическим тактовым входом С, причем в качестве триггера использован JK-триггер с двумя информа- цнонньлми входами J и К, 15 - генератор синхроимпульсов с шиной 16 внеш- ней синхронизации, 17 - делитель частоты, и 5 - вид сигналов на вьгходе генератора 15 синхроимпульсов, t(t) хара.кте р изменения температуры термобатареи 7 и терморезистора 11, U,j. - вид сигналов на выходе компаратора 13; ВД сигналов на вьгходе триггера 14, U форма напряжения на диоде U значение напряжения на конденсаторе 6 и нагрузке 7, для . фиг. 3, Un - форма сигналов на выходе делителя 17 частоты.

В импульсном регуляторе напряже- ния по фиг. 1 источник 1 питания через силовой элемент 2, содержащий силовой ключ 3 на входе, диод 4, обратно BKJm4eHHbtti между выходом сило- вого ключа 3 и общей шиной, дроссель 5, включенный между общей точкой элементов 3,4 и конденсатором б, под- ключепным вторым выводом к общей шине, соединен с нагрузкой 7, которой является термобатарея. На термобатарее размещен oxлaждae atй объект 8 и часть датчика 9 обратной связи, сос

тоящего из последовательно соединенных резистора 10 и размещенного на термобатарее терморезистора 11, причем второй вывод регистора 10 под

„

5

ключен к источнику 12 опорного напряжения. Второй выход источника 12 опорного напряжения соединен с пер- - вым входом компаратора 13, второй вход которого соединен с выходом датчика 9 обратной связи (с общей точкой резисторов 10 и 11). Выход компаратора 13 соединен с информационным входом К синхронного триггера 14, выход которого подключен к входу управления силовым ключом 3, а тактовый вход С - соединен с выходом генератора 15 синхроимпульсов, имеющего шину 16 внешней синхронизации, на которую подаются импульсы синхронизации от внешнего источника синхроимпульсов. Между выходом генератора 15 синхроимпульсов и вторым информационным входом J синхронного триггера 14 включен делитель 17 частоты. Генератор 15 синхроимпульсов с шиной 16 внешней синхронизации образуют источник синхроимпульсов для регулятора.. Импульсный регулятор напряжения по фиг. 1 предна- значен для использования в качестве регулятора (стабилизатора) температуры охлаж,цаемого объекта В.

На фиг. 2 представлен импульсный регулятор напряжения, предназначенный для использования в качестве стабилизатора напряжения. Его отличие от регулятора по фиг. 1 состоит в том, что здесь в качестве нагрузки 7 показан потребитель стабильного . напряжения, к которому подключен вход датчика 9 обратной связи, а в датчике 9 обратной связи в качестве резистора 11 использован обычный резистор.

В работе регулятора по фиг.1 и 2 использованы свойства динамического синхронного JK-триггера по фронту, например переднему, синхроимпульса на его тактовом входе С; а) повторять на своем выходе информацию входа J, если информация на входах J и К противоположна; б) не изменять свое выходное состояние, если сигналы на входах JиK нулевые; в) переключать выходы в противоположное состояние, если сигналы на входах J и К единичные.

Импульсный регулятор напряжения по фиг. 1 работает следующим образом.

После включения источника 1 питания в силовом элементе 2 силовой ключ

31437844

3 закрыт, напряжение на диоде 4,дросселе 5, конденсаторе 6 и термобатарее 7 равно нулю; охлаждаемый объект 8 нагрет до температуры окружающей среды; к делителю напряжения в датчике 9 обратной связи, образованному резистором 10 и термооезистором 11, приложено опорное напряжение с выхода источника 12 опорного напряжения, часть которого приложена к первому, например инвертирующему входу компаратора 13,к второму входу которого приложено выходное напряжение с датчика 9 обратной связи, которое меньше опорного напряжения, поскольку терморезистор 11 разогрет, и его величина мала (.соп ротнвленне терморезисторы 11 растет при понижении его температуры) ; на вьрсоде компаратора 13 и информационном входе К триггера 14 нулевое напряжение; запускается генератор 15 синхроимпульсов.

Поскольку на выходе компаратора 13 нулевой сигнал (U, , фиг.З), то триггер 14 не перейдет в единичное состояние и не откроет силовой ключ 3 до тех пор, пока не появится единичный сигнал на выходе делителя 17

пряжению, подаваемому на РХОД компаратора 13 с выхода источника 12 опорного напряжения, в результате чего компаратор 13 сработает, напряжение на его выходе станет единичным (U,, , фиг.З). Но триггер 14 перейдет в нулевое состояние не сразу, а только после поступления на его тактовый

10 вход С очередного синхроимпульса (Uj , фиг.З). В результате силовой ключ 3 закроется, напряжение на диоде 4 (1)4 , фиг.З) упадет примерно до минус 0,7 В, а в нагрузку (термобата15 рею) 7 потечет ток за счет запасенной в дросйеле 5 и конденсаторе 6 энергии. Температура объекта 8 и терморезистора 11 после этого будет вначале продолжать падать ((t), фиг.З), а

20 затем по мере уменьшения тока через термобатарею 7 начнет расти. Как только температура объекта 8 и терморезистора 11 возрастет до заданного значения (, фиг. 3), вновь срабо25 тает компаратор 13, на выходе которого появится нулевой сигнал (U,j , фиг.З). При приближении температуры объекта 8 (t°(t) фиг.З) к заданному значению появится единичный сигнал

.частоты (и, фиг.З), после чего пер-30на выходе делителя 17 частоты и вховый же импульс (Uyy , фиг.З) генера-- .де J триггера 14 (U, Фиг.З), постора 15 синхроимпульсов, поступившийле чего очередным синхроимпульсом,

на тактовый вход С триггера 14,своим,поступившим на тактовый вход С тригнапример, передним фронтом переведетгера 14, последний переключается в

триггер 14 в единичное состояние (U,., 35противоположное (единичное) состояфиг.З), в результате чего триггер 14ние (U фиг.З) независимо от харакоткроет силовой ключ 3 и через ключ 3 и дроссель 5 потечет ток заряда конденсатора 6 и ток, потребляемый

тера сигнала на выходе компаратора 13, который к этому времени должен стать нулевым (U -, , фиг.З) . Единичтермобатареей 7, на диоде 4 вьщелит- 40 Ь1й выходной сигнал триггера 14 от- ся напряжение питания (U, , фиг.З), кроет силовой ключ 3. Вновь к диоду

4 (и., фиг.З) и дросселю 5 приложится напряжение источника 1 питания. Начнет расти ток через дроссель 5. 45 Но температура объекта 8 и терморезистора 11 будет вначале продолжать расти, а затем начнет падать (t°(t), фиг.З). Процесс регулирования будет происходить согласно указанному.

начнется процесс охлаждения объекта 8 и терморезистора 11 (кривая (t), фиг.З). В это время на тактовый вход С триггера 14 непрерывно поступают импульсы с выхода генератора 15 синхроимпульсов (и .J5 фиг.З), моменты появления которых синхронизируются внешними синхроимпульсами по шине 16 внешней синхронизации.

Поскольку в это время выходное напряжение компаратора 13 (Uj ,фиг.З) и делителя 17 частоты (, фиг.З) нулевые, то триггер 14 не меняет свое выходное состояние.

Как только температура объекта 8 достигнет заданного значения (t фиг.З), выходное напряжение 9 обратной связи станет равным опорному напряжению, подаваемому на РХОД компаратора 13 с выхода источника 12 опорного напряжения, в результате чего компаратор 13 сработает, напряжение на его выходе станет единичным (U,, , фиг.З). Но триггер 14 перейдет в нулевое состояние не сразу, а только после поступления на его тактовый

вход С очередного синхроимпульса (Uj , фиг.З). В результате силовой ключ 3 закроется, напряжение на диоде 4 (1)4 , фиг.З) упадет примерно до минус 0,7 В, а в нагрузку (термобатарею) 7 потечет ток за счет запасенной в дросйеле 5 и конденсаторе 6 энергии. Температура объекта 8 и терморезистора 11 после этого будет вначале продолжать падать ((t), фиг.З), а

затем по мере уменьшения тока через термобатарею 7 начнет расти. Как только температура объекта 8 и терморезистора 11 возрастет до заданного значения (, фиг. 3), вновь сработает компаратор 13, на выходе которого появится нулевой сигнал (U,j , фиг.З). При приближении температуры объекта 8 (t°(t) фиг.З) к заданному значению появится единичный сигнал

тера сигнала на выходе компаратора 13, который к этому времени должен стать нулевым (U -, , фиг.З) . Единич Ь1й выходной сигнал триггера 14 от- кроет силовой ключ 3. Вновь к диоду

4 (и., фиг.З) и дросселю 5 приложится напряжение источника 1 питания. Начнет расти ток через дроссель 5. Но температура объекта 8 и терморезистора 11 будет вначале продолжать расти, а затем начнет падать (t°(t), фиг.З). Процесс регулирования будет происходить согласно указанному.

Работа импульсного регулятора напряжения по фиг. 2 отличается тем, что датчик 9 обратной связи следит не за температурой, а за выходным

напряжением регулятора, приложенным к нагрузке 7 (U,, фиг.4), и регулятор работает как импульсный стабилизатор напряжения так же, как ука- зано.

в описанных регуляторах частота переключения силового ключа 3 постоянная и равна отношению частоты следования синхроимпульсов с выхода генератора 15 синхроимпульсов к коэффициенту деления делителя 17 частоты

Изменив порядок включения элементов внутри сапового элемента 2, а также изменив датчик 9 обратной связи, можно получить все четыре разновидности регулятора как стабилизатора напряжения.

Изменив место подюшчения датчика 9 обратной связи (например, включив резистор 11 последовательно с нагрузкой 7), можно заставить работать регулятор в режиме стабилизатора тока.

Формула изобретения

Импульспьй регулятор напряжения, содержащий ключевой элемент, входом

7844

соединенный с входным выводом, а выходом через LCD-фильтр - с выходным выводом, датчик обратной связи, выходом подключенный к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, триггер, выход которого подключен к входу управления ключе10 вым элементом, а один вход соединен с выходом источника синхроимпульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введен делитель частоты,

15 а триггер выполнен синхронным, динамическим с двумя информационными входами, причем первьй информационный вход триггера подключен к выходу компаратора, а второй информационный

20 вход - к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом источника синхроимпульсов.

, 2

и

UJ5

УГУ

I I I I I I I I I II I II II 11 I I I I I II I |J

Uj Ui,

фигЗ