Импульсный стабилизатор постоянного напряжения с защитой Советский патент 1989 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения - повьшение бысродействия защиты.

На чертеже представлена схема стбилизатора.

Стабилизатор содержит интегратор 1 со сбросом при выключении ключево го элемента 2, состоящий из конденстора 3 и резистора 4, образующих интегрирующую цепь, а также диодов 5 - 7 и резистора 8, образующих цеп сброса интегратора. Вход интегратора 1 подключен к дополнительному дросселю стабилизатора 9, шунтированному RD-цепочкой 10, а выход через пороговый элемент 11 соединен с входом исполнительного элемента 12. Силовая цепь импульсного стабилизатора образована ключевым элементом 2, подключенным через дополнительный линей- ньш дроссель 9 к входу ЬС-фильтра 13 Вход LC-фильтра 1.3 шунтирован коммутирующим диодом 14.

Стабилизатор , работает следующим образом.

При выключении регулирующего элемента 2 ток дросселя .LC-фильтра 13 замыкается на нагрузку стабилизатора через коммутирующий диод 14. Ток дополнительного дросселя 9 замыкается через RD-цепочку 10, на ней возникае напряжение, которое вызывает 1Ш-сбро напряжения конденсатора 3 до нуля током, протекаювдм через резистор 98 и диод 6. После разряда конденсатора 3 до нуля открывается диод 5 и закры вается диод 6, часть тока дросселя 9 замыкается через резистор 8 и диод 5 Диод 7 препятствует протеканию тока через резистор 4 и интегрированию напряжения, возникающего на дросселе 9 при выключении ключевого элемента 2.

Величина сопротивления резистора 8 выбирается такой, чтобы обеспечить сброс напряжения на конденсаторе 3 до нуля за время спада тока в дросселе 9 после выключения ключевого элемента 2,

При открывании-ключевого элемента 2 все входное напряжение U прикладывается к дросселю 9 и ток через него начинает нарастать от нуля до

тока нагрузки 1„ стабилизатора. Ког

10

f5

20

25

5. 0

да ток дросселя 9 досч игает тока нагрузки, начинается процесс рассасывания избыточных носителей в базе диода 14 током дросселя 9 и его величина достигает значения

IH + M,

(1)

0

где Д1 - увеличение тока дросселя 9 за время выключения дио-. да 14;

ij - ток через дроссель 9 к моменту выгшючения диода 14. Наличие дросселя 9 позволяет существенно ограничить величину сквозного тока через ключевой элемент 2, вызванного конечным временем выключения диода 14, и тем самым снизить потери на выключение ключевого элемента 2.

При открывании ключевого элемента 2 начинается заряд конденсатора 3 током, протекающим через резистор 4 и диод 7. Процесс заряда ковденсато- ра 3 продолжается в течение времени от момента включения ключевого элемента 2 до момента выключения диода 14. При этом к дросселю 9 приложено входное напряжение U стабилизатора. К моменту выключения диода 14 напряжение U на конденсаторе 3 достигает величины

о-яУ °

dt.

(2)

35 . 0

и

5

мгновенное значение напряжения на дросселе 9; величина сопротивления резистора 4;

емкость конденсатора 3. После выключения диода 14 избыток тока ui дросселя 9 замкнется через RD-цепочку 10 и ток дросселя станет равным току нагрузки 1, а напряжение

4 R С 0

5

на нем будет близко к нулю, так как индуктивность дросселя 9 на несколько порядков меньше индуктивности дросселя LC-фильтра.

Следовательно, максимальное значение напряжения на выходе интегратора 1, т.е. на конденсаторе 3, будет в момент выключения диода 14 и определяется выражением (2) .. Для U,,. имеем

Q

4 3t з)

- мгновенное значение тока

дросселя 9; L - индуктивность дросселя 9.

где i.

-, (4)

Подставив (3) и (2), получим IT - L dii,L YV L. ii

Я- Ёс1аГ Пс I

где ij - мгновенное значение тока дросселя 9.

Из (4) следует, что амплитуда напряжения на выходе интегратора 1 прямо пропорциональна амплитуде тока через дополнительный дроссель 9, а, следовательно, и через ключевой элемент 2, и может быть использована в качестве сигнала о перегрузке по току.

Если напряжение на выходе интегратора 1 в результате перегрузки достигнет порога срабатывания порогового элемента 11, на его выходе появится сигнал, который поступит на вход исполнительного элемента 12, и он устранит перегрузку.

Таким образом, время срабатывания устройства защиты менее одного периода коммутации ключеврго элемента 2,

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий ключевой элемент, последовательно

включенный в силовую шину, ЬС-фильтр, выходами подключенный к выходным выводам, интегратор, включающий в себя кон денсатор и первый резистор, выходом подключенный к входу порогового элемента, выход которого подключен к входу исполнительного элемента, О тличающийся тем, что,

Q с целью повышения быстродействия защиты, в него введен дополнительный дроссель, включенньй меяду выходом ключевого элемента и входом LCD- фильтра, а в интегратор введены три

j диода и второй резистор, причем к

первому входу интегратора, подключенному к выходу ключевого элемента, подключен первый вывод конденсатора и катод первого диода, анод которого

0 подключен к аноду второго диода и через второй резистор подключен к второму входу интегратора, подключенному к входу LC-фильтра, а также к катоду третьего диода, анод которого

5 подключен через первый резистор к катоду второго диода и второму выводу конденсатора, дополнительный дроссель зашунтирован введенной RDr-цепью, состоящей из последовательно соедиQ ненных третьего резистора и четвертого диода.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение быстродействия защиты. При размыкании ключевого элемента 2, напряжение, возникающее на цепи 10 за счет самоиндукции дросселя 9, разряжает конденсатор 3 через резистор 8 и диод 6. При замыкании ключевого элемента 2 на дросселе 9 возникает входное напряжение, убывающее по мере роста тока дросселя 9. Проинтегрированное напряжение на конденсаторе 3, заряжающегося через диод 7 и резистор 4, прямо пропорционально току нагрузки стабилизатора. При перегрузке по току напряжение на конденсаторе 3 превышает заданный уровень порогового блока 11 и он включает исполнительный элемент 12, устраняющий перегрузку. 1 ил.