Ключевой стабилизатор напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехике и предназначено для использоваия в радиотехнических устройствах х ольшой и средней мощности в качестве j торичных источников электропитания. Цель изобретения - повышение наежности.

На фиг.1 приведена структурная схе а ключевого стабилизатора напряжения;ю а фиг,2 - функциональная схема лючевого стабилизатора напряжения; на фиг.З - временные диаграмм, поясняющие его работу.

Ключевой стабилизатор напряжения 15 содержит интегрирующие цепи 1 и 2, весовые сумматоры 3 и 4, компаратор 5, ключевой усилитель 6, фильтры 7 и 8 нижних частот, датчик 9 тока, источник 10 электропитания, пиковый 20 детектор 11, пороговое устройство 12, управляемый 13 и неуправляемый 14 ключи.

На фиг.3 представлены диаграммы напряжений на выходе интегрирующей 25 цепи 1 U , импульсного сигнала обратной связи Uoc , выходные сигналы - весового сумматора 4 U и U4 , приведенные к инвесрному и прямому входам компаратора 5, импульсное на- 30 пряжение U6 на выходе ключевого усилителя б и его выходной ток 1 напряжение Ug на выходе датчика 9 тока, напряжение на выходе пикового детектора 11, порог срабатывания Uncj. порогового устройства 12 и его выходное напряжение U14.

Выполнение блоков предлагаемого устройства приведено на функциональной схеме (фиг.2).

Первый весовой сумматор ключевого стабилизатора напряжения двумя входами соединен с выходом блока опорного напряжения и выходом первой интегрирующей цепи 1, вход которой также соединен с выходом блока опорного напряжения, третий вход первого весового сумматора 3 подключен к выходу ключевого усилителя 6 и входу основного фильтра 7 нижних частот JQ (ФНЧ), выход которого подключен к выходному выводу ключевого стабилизатора напряжения. Выход первого весового сумматора 3 через последовательно сое- диненные вторую интегрирующую цепь 2 -с и второй весовой сумматор 4 подключен к входу компаратора 5, Выход послед- пего соединен с управляющим входом ключевого усилителя 6 и вторым входом

35

40

0

Q с

5

0

второго весового сумматора 4. Силовой вход ключевого усилителя 6 через датчик 9 тока подключен к входному выводу ключевого стабилизатора напряжения. Выход датчика 9 тока через последовательно соединенные ФНЧ 8, пиковый детектор 11 и пороговое устройство 12 подключен к входам управляемого 13 и неуправляемого 14 ключей. Выход управляемого ключа 13 соединен с выходом первой интегрирующей цепи 1, а выход неуправляемого ключа 14 - с выходом второй интегрирующей цепи 2.

Ключевой стабилизатор напряжения работает следующим образом.

В установившемся режиме при выходном токе ключевого усилителя 6, не превышающем максимально допустимого значения, в устройстве реализуется режим стабилизации выходного напряже-, ния. При этом выходное напряжение U, интегрирующей цепи 1 равно опорному напряжению. Интегрирующая цепь 2 интегрирует суммарное напряжение, по- ступающее на его входы с выходов весового сумматора 3, и формирует на входах сумматора 4 пилообразное напряжение U, в результате сравнения которого с порогами срабатывания компаратора 5 он переключается. Широтно- модулировэнные импульсы с выхода компаратора 5 усиливаются по мощности ключевым усилителем 6, полезные низкочастотные составляющие выходного напряжения которого выделяются ФНЧ 7 на нагрузке.

Импульсное напряжение ключевого усилителя 6 через весовой сумматор 3 поступает на вход интегрирующей цепи 2. В результате импульсная последовательность формируется компаратором 5 из условия равенства среднего значения импульсного сигнала обратное связи и опорного напряжения, что является достаточным условием стабильности выходного низкочастотного напряжения .

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая стабильность выходного напряжения при изменении напряжения источника питания в широких пределах.

В аварийном режиме работы, что имеет место при токовой перегрузке в начальный момент включения либо при перегрузке устройства в ходе работы, выходное напряжение датчика 9 тока, поступающее через

ФНЧ 8 и пиковый детектор 11 на вход порогового устройства 12, превышает его порог срабатывания. Срабатывание порогового устройства 2 приводит к формированию импупьсного напряжения и., на входах неуправляемого 14 и управляемого 13 ключей. При этом напряжение U, поступает через неуправляемый ключ 14 на выход интегрирующей цепи 2, обеспечивая ее быстрый разряд до нижнего порога срабатывания компаратора 5. Последний отключается, чем достигается отключение ключевого усилителя 6. Одновременно импульсное напряжение U(i включает управляемый ключ 13, который шунтирует выход интегрирующей цепи 1 и обеспечивает ее разряд. В этом состоянии устройства на вход интегрирующей цепи 2 поступает напряжение, обеспечивающее дальнейшее уменьшение выходного напряжения U4.2. Д° УРОВНЯ U0 ,

При отключенном транзисторе ключевого усилителя 6 его выходной ток спадает, что приводит к уменьшению напряжения на выходе пикового детектора 11 ниже порога срабатывания порогового устройства 12, которое переходит в исходное состояние и запирает управляемый ключ 13. Это приводит к медленному нарастанию выходного напряжения интегрирующей цепи 1, которое поступает через весовой сумматор 3 на вход интегрирующей цепи 2. При Uf UO1 включается компаратор 5, формируя на своем выходе импульсное напряжение, модулированное в соответствии с напряжением , . Поскольку нарастание напряжения осуществляется с постоянной времени, превышающей постоянную времени фильтра 7, то заряд емкостного накопителя ФНЧ 7 медленно изменяющимся напряжением

0

5

0

5

0

5

0

осуществляется без токовых перегрузок ключевого усилителя 6.

Формула изобретения Ключевой стабилизатор напряжения, содержащий первый весовой сумматор, первый вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, а выход соединен с входом первого интегрирующей звена, а также пороговый узел, компаратор, второе интегрирующее звено, неуправляемый ключ и ключевой усилитель, выход которого подключен к второму входу первого весового сумматора и через основной фильтр нижних частот к выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены второй весовой сумматор, управляемый ключ, пиковый детектор, дополнительный фильтр нижних частот и датчик тока, а первый весовой сумматор снабжен третьим входом, причем датчик тока включен между входным выводом и силовым входом ключевого усилителя, выход датчика тока через последовательно соединенные дополнительный фильтр нижних частот, пиковый детектор и пороговый узел соединен с входами неуправляемого и управляемого ключей, подключенных выходами соответственно, к выходам первого и второго интегрирующих звеньев, первое из которых выходом подключено к входу второго весового сумматора, соединенного выходом с входом компаратора, а другим входом - с выходом компаратора, вход второго интегрирующего звена подключен к выходу блока опорного напряжения, а его ыыход соединен с третьим входом первого весового сумматора, выход компаратора подключен к управляющему входу ключевого усилителя.

db

Я7

Lzt

BWJt.

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности. На входе первого весового сумматора 3 складываются опорное напряжение, импульсное напряжение с выхода ключевого усилителя 6 и напряжение первой интегрирующей цепи 1. Сумма этих напряжений интегрируется второй интегрирующей цепью 2 и сравнивается с порогом срабатывания компаратора 5, обладающего гистирезисом. На выходе компаратора 5 формируется последовательность прямоугольных импульсов, полученная из условия равенства за период интегралов от опорного и импульсного напряжений ключевого усилителя 6. Сигнал с датчика тока 9, пропорциональный входному току ключевого усилителя 6, фиксируется от импульсных составляющих дополнительным фильтром 8. Максимальное значение напряжения дополнительного фильтра, выделенное пиковым детектором 11, сравнивается с порогом срабатывания порогового устройства 12. При превышении входным током ключевого усилителя 6 заданного значения управляемый 13 и неуправляемый 14 ключи по сигналу порогового устройства 12 разрежают интегрирующие цепи 1 и 2, что приводит к запиранию ключевого усилителя 6. После выключения порогового устройства 12 начинается плавное увеличение выходного напряжения первой интегрирующей цепи 1, что обеспечивает плавное нарастание тока ключевого усилителя 6. 3 ил.

Чп

innrlfl

0w