Импульсный регулятор напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к злектро- технике, может быть использовано для стабилизации температуры, создаваемой термобатареями, и является усовершенствованием изобретения по авт св„ № 1437844о

Цель изобретения - расширение диапазона питающих напряжений при использовании импульсного регулятора Кс гряжения в качестве стабилизатора температуры, создаваемой термобата- , и защита термобатареи от перегрузок по току

На чертеже показана схема импульсного регулятора напряжения

В импульсном регуляторе напряжения источник 1 питания через силовой элемент 2, содержащий ключевой элемент 3 на входе, диод 4, обратно включенный между выходом ключевого элемента

3и общей шиной, дроссель 5, включенный между общей точкой элементов 3 и

4и конденсатором 6, подключенным вторым выводом к общей щине, соединен с термобатареей 7, На термобатарее 7 размещен охлаждаемый объект 8 и часть первого датчика 9 обратной связи, состоящего из последовательно соединенных резистора 10 и размещенного на термобатарее терморезистора 11, причем второй вьшод резистора 10 подключен к источнику 12 опорного напряжения, второй выход которого подключен к одному входу первого компаг ратора 13, другой вход которого соединен с выходом первого датчика 9 обратной связи, а выход - с первым входом логического элемента ИЛИ 14, второму входу логического элемента ИЛИ 14 подключен выход второго компаратора 15, один вход которого соединен с источником 12 опорного напряжения, а другой вход - с выходом второго датчика 16 обратной связи, состоящего из делителя напряжения на резисторах 17 и 18, подключенного между входом питания термобатареи 7 и общей шинойв Выход логического элбсл

К)

мента IWll 14 соединен с первым инфор- маи ионным К-входом синхронного динамического триггера 19, к динамическо- Ну С-входу-синхронизации которого подключен генератор 20 синхроимпуль- сЬв, снабженный шиной 21 внешней син- х(ронизации, а к второму информацион- pt входу J-триггера 19 подключен Делитель 22 частоты, вход которого соедине№ с выходом генератора 20 син- з роимпульсово Выход триггера 19 соединен с входом управления ключевого элемента 3 о

J В работе регулятора использованы Следующие свойства динамического син- з ронного JK-триггера по фронту, на- Йример, переднему, синхроимпульса на 0-входе синхронизации: повторять на 4воем выходе информацию J-входа, если нформация на J- и К-входах противо- г|:оложна; не изменять свое выходное состояние, если сигналы на J- и К-входах нулевые: переключать выходы в про фивоположное состояние, если сигналы на J- и К-входах единичные ,

Импульсный регулятор напряжения работает следующим образомо

После включения источника 1 пита- кия в сшкгэом элементе 2 ключевой элемент 3 закрыт, напряжение на диоде 4, дросселе 5 конденсаторе 6 и термобатарее 7 нулю; охлаждаемый объект 8 нагрет до температуры окру- агацей среды; к делителю напряжения IB датчике 9 обратной связи, образованном резистором 10 и терморезистором Н1, приложено опорное напряжение с (выхода источника 12 опорного напря- жения, часть которого приложена к первым, например.инвертирукнцим, входам первого 13 и второго 15 компараторов, к вторым входам которых приложены выходные напряжения соответст- венно первого 9 и второго 16 датчиков обратной связи, Выходное напряжение первого датчика 9 обратной связи меньше опорного напряжения, поскольку терморезистор 11 разогрет, и его величина мала (сопротивление терморезистора П растет при понижении его температуры), поэтому на выходе первого компаратора 13 и на первом входе логического элемента ИЛИ 14 нулевое напряжениее Выходное напряжение второго датчика 16 обратной свзи нулевое, поскольку нулевое напряжение Hi. выходе силового элемента 2,

поэтому на выходе второго компаратора 15 и на втором входе логического элемента ИЛИ 14 нулевое напряжение.

Если в качестве логического элемента 14 использован элемент ШШ,то на его выходе и первом информационном К-входе триггера 19 также нулевое напряжениео

На С-вход синхронизации триггера 19 поступают импульсы с генератора 20 синхроимпульсов, который может быть засинхронизирован от внешнего источника синхроимпульсов по шине 21 внешней синхронизации с, Делитель 22 частоты считает.; поступающие на его вход импульсы с выхода генератора 20 синхроимпульсов, и напряжение на его выходе и втором информационном J-вхо- де триггера 19 будет нулевым до тех пор, пока на вход делителя 22 частоты не поступит число импульсов, равное коэффициенту его деления о До этих пор на вькоде триггера 19 и управляющем входе ключевого элемента 3 нулевое напряжение, и ключевой элемент 3

3акрь т о

Как только на выходе делителя 22 частоты появится единичный импульс, то следующим синхроимпульсом по С-входу синхронизации триггер 19 переводится в единичное состояние, и на его Q-выходе появляется единичное напряжение, которое открьшает ключевой элемент Зо В результате этого к диоду

4и дросселю 5 прикладывается напряжение источника 1 питания о Через дроссель 5 потечет ток заряда конденсатора 6 и ток потребления термобатареи

7о Поступающие далее на С-вход синхронизации триггера 19 синхроимпульсы не изменяют выходного состояния триггера 19 до тех пор, пока не появится единичное напряжение на его первом информационном К-входе В результате подачи напряжения на термобатарею 7 последняя начинает охлаждать объект 8 и термореэистор 11 Одновременно растет напряжение на конденсаторе 6 и входе термобатареи 7с

I

Поскольку охлаждаемый объект 8 и

термобатарея 7 обладают тепловой инецией, то температура охлаждаемого объекта В достигает заданного значения значительно позже, чем на конденсаторе 6 уровень напряжения станет максимально допустимым для питания термобатареи 7, особенно если выходное напряжение источника 1 питания значительно вьдце этого значения

Как только напряжение на входе . термобатареи 7 достигнет заданного датчиком 16 обратной связи значения, напряжение на выходе этого датчика и втором входе компаратора 15 становится вьпае опорного напряжения, поданного I на первый вход этого компаратор а о Компаратор 15 переходит в противоположное состояние, и его единичное, выходное напряжение через логический элемент ИЛИ I4 поступает на информационный К-вход триггера 19, который очередным синхроимпульсом на С-входе синхронизации переводится в нулевое состояния на выходе и за- крьшает ключевой элемент 3 Через диод 4, дроссель 5 и термобатарею 7 продолжает течь ток за счет запасенной в дросселе 5 энергии, за счет чего напряжение на конденсаторе 6 сначала немного возрастает, а затем начинает по мере разряда дросселя 5 падатьо В это же время термобатарея 7 продолжает охлаждать объект 8 и термсрезистор 1I, величина сопротивления которого растет по мере охлаждения, и растет напряжение на выходе первого датчика 9 обратной связи и второй входе первого компаратора 13о Далее независимо от сигнала на первом информационном К-входе триггера 19 на его второй информационный J-вхо поступает следующий импульс с выхода делителя 22 частоты, после чего очередным синхроимпульсом по С-входу триггер 19 переводится в единичное состояние на Q-выходе и открьшает ключевой элемент Зо Вновь потечет ток заряда дросселя 5 и конденсатора 6о Если в это время напряжение на конденсаторе 6 выше заданного уровня по как.м-либо причинам, то очередным синхроимпульсом по С-входу триггер 19 переводится в нулевое состояние на Q-выходе и закрывает ключевой элемент 3s, а если напряжение на конденсаторе 6 становится к тому времени ниже заданного датчиком 16 обратной связи уровня, то ключевой элемент 3 остается открытым до тех пор, пока либо напряжение на конденсаторе 6 не достигнет заданного уровня, либо температура охлаждаемого объекта 8 не достигнет заданного первым датчиком 9 обратной связи уровня Как только это про

5

0

5

0

5

0

5

0

5

изойдет, появ-пяется единичное напряжение на выходе первого 13 или второго 15 компаратора, которое через логический элемент ИЛИ 14 поступает на первый информационный К-вход триггера 19, и очередным синхроимпульсом по С-входу триггер 19 переводится в нулевое состояние и закрывает ключевой элемент 3 до прихода очередного им- пульса с выхода делителя 22 частоты на второй информационный J-вход триггера 19 о

Таким образом, после включения импульсного регулятора напряжения он вначале работает как синхронизированный импульсный стабилизатор напряжения питания термобатареи 7, а затем, после достижения температурой охлаждаемого объекта 8 заданного значения, регулятор начинает работать как импульсный синхронизированный стабили - затор температуры охлаждаемого объекта 8 Поскольку на поддержание температуры этого объекта на заданном уровне требуется меньшая затрата энер гии, чем при начальном охлаждении, то в это время входное напряжение пита-. НИН термобатареи 7 будет тем ниже максимально допустимого (заданного вторым датчиком 16 обратной связи), чем ниже температура окружающей среды.

Импульсньй регулятор напряжения позволяет применять в качестве источника 1 питания источники повышенного напряжения без опасения повредить термобатареюо

Описанный импульсный регулятор напряжения особенно полезен для управления напряжением питания термобатарей, охлаждающих фотоприемники, которые используются в приборах, эксплуатируемых в полевых условиях, где обычно используются аккумуляторами на 12 или 24 В, а допустимое напряжение питания термобатареи, как правило, не превышает 6-7Во

Формула изобретения

Импульсный регулятор напряжения по авт.оСВо № 1437844, отличающийся тем, что, с целью расшире™ ния диапазона питаюгцих напряжений при использовании импульсного регулятора напряжения в качестве стабилизатора температуры, создаваемой

термобатареей, и защиты термобатареи от перегрузок по току;, введен второй компаратор, логический элемент ИЛИ и второй датчик обратной связи, выход Kol-oporo соединен с одним входом второго компаратора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, вькоды обоих компараторов, к первому информационному входу триггера подключены через логи- .ческий элемент ИЛИ, а в качестве первого и второго датчиков обратной связи использованы соответственно датчики температуры и напряжения питания термобатареио

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является расширение диапазона питающих напряжений при использовании импульсного регулятора напряжения в качестве стабилизатора температуры, создаваемой термобатареей, и защита термобатареи от перегрузок по току. Цель достигается введением дополнительной цепи обратной связи по напряжению, подключенной к K входу синхронного динамического триггера через логический элемент ИЛИ. 1 ил.