Непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения с защитой по току Советский патент 1990 года по МПК G05F1/573 G05F1/563 

3

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания

Цель изобретения - повышение надежности путем повьшения эффективноти защиты от перегрузок по току и уменьшения времени восстановления работы после снятия перегрузки, а также упрощение схемы

На чертеже представлена блок-схема непрерьшно-импульсного стабилизатора с защитой по току о

Стабилизатор содержит контур 1 непрерьгоного регулирования с регулирующим элементом 2, датчиком 3 тока перегрузки, делителем 4 цепи обратной связи, узлом 5 сравнения и упраления и фильтром 6 выходного напряжения, контур 7 импульсного регулирования с регулирующим элементом 8, LCD-фильтром 9 с дросселем 10, конденсатором 11 и диодом 12, датчик 13 тока, включенный между выходом иточника 14 питания и входом контура 1 непрерывного регулирования, второй датчик 15 тока, включенный между выходом источника 14 питания и контуром 7 импульсного регулирования, первый пороговый элемент 16, подключенный к первому датчику 13 тока, второй пороговый элемент 17, подключенный к второму датчику 15 тока, ключ 18, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента 8, а вход - к выходам первого порогового элемента 16 и од- новибратора 19, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента 17, выходы контура 1 непре- рьшного регулирования и контура 7 импульсного регулирования объединены и подключены к нагрузке 20. Транзистор ключа 18 должен быть включен по схеме с открытым коллектороМо В качестве пороговых элементов 16 и 17 может быть использован триггер

ГОмитта. На выходе одновибратора 19 должен быть включен транзистор с открытым коллектором Цепи питания пороговых элементов 1R и 17, а также одновибратора 19 не показаны Питание указанных узлов может осуществиться от источника 14 с необходимой стабилизацией напряжения или от отдельного источника питания.

Стабилизатор работает следующим образом.

При малых токах нагрузки стабили- затщя вькодного напряжения осущест

174234

вляется контуром 1 непрерывного регулирования с высокой точностью При этом падение напряжения на датчике 13 тока недостаточно для вклю- 5 чения (срабатывания) порогового элемента 16. Управляющее напряжение с порогового элемента 16 удерживает ключ 18 в закрьп-ом состоянии. Регулирующий элемент 8 контура 7 импульс- 0 ного регулирования закрыт„ Ток от источника 14 через датчик.15 тока через регулирующий элемент 8 и дрос- . сель 10 контура 7 импульсного регулирования в нагрузку 20 не протекает. Напряжение на датчике 15 тока отсутствует, пороговый элемент 17 выключено Одновибратор 19 находится в ждущем режиме. При этом выходнсЛ транзистор одновибратора 19 закрыт 20 и не шунтирует вход управления ютю- ча 18 и,соответственно, не изменяет его состояния„

При увеличении тока нагрузки 20 растет падение напряжения на датчике 13 тока и на определенном уровне приводит к срабатыванию порогового элемента 16„ На выходе порогового элемента 16 появляется управляющее напряжение, которое открывает ключ 30 18, Ключ 18 открывает регулирующий элемент 8, ток от источника 14, протекая через, датчик 15 тока, регулирующий элемент 8, дроссель 10 в нагрузку 20, начинает линейно нара- 35 стать„.

Вследствие перераспределения токов, ток контура 1 непрерывного регулирования уменьшается, что приводит к уменьшению падения напряжения на 0 датчике 13 тока, возвращению в исходное состояние порогового элемента 16, закрыванию ключа 18 и соответственно регулирующего элемента 8. Энергия, накопленная в дросселе 10, разряжа- 5 ется через диод 12 на нагрузку 20,

Ток контура 1 непрерывного регулиро- вания снова увеличивается, что приводит к повторному срабатыванию порогового элемента 16, и далее процесс 0 повторяется.

Таким образом, стабилизация напряжения на нагрузке 20 обеспечивается контуром 1 непрерывного регулирования, а управление контуром 7 импульс- 5 ного регулирования производится в соответствии с законом изменения тока нагрузки так, что при большем токе нагрузки 20 регулирующий элемент 8 открывается на более длитель

5

ное время и чаще, а при меньшем токе - на более короткое время и реже При номинальной нагрузке падение напряжения на датчике 15 тока не приводит к срабатыванию порогового элемента 17. При перегрузке по току увеличение падения напряжения на дачике 15 тока приводит к срабатьтани порогового элемента 17о На выходе прогового элемента 17 появляется управляющее напряжение, которое поступает на одновибратор 19 и запускает его о Выходной транзистор одновибра- тора 19 открьшается и шунтирует вхо ключа 18, которьй закрывается, что приводит к закрыванию регулирующего элемента 8, прекращению тока через датчик 15 тока, вследствие чего пороговый элемент 17 выключается с, Однако 1СЛЮЧ 18 остается загфытым, так как его вход шунтируется открьп ым транзистором одновибратора 19 на время, определяемое длительностью импульса одновибратора. Длительност импульса, формируемая одновибрато- ром 19, постоянна и должна быть достаточной для спада тока, протекающего через дроссель 10 до нуля. При этом она должна быть не больше периода коммутации (преобразования) контура 7 импульсного регулирования при максимальной нагрузке 20. Это приводит к тому, что среднее значени тока в нагрузке 20 от контура 7 импульсного регулирования уменьшается Ток в контуре 1 непрерьшного регулирования при перегрузке возрастает до величины определяемой датчиком 3 тока контура 1 непрерывного регулирования . Характеристика токовой защиты контура 1 непрерывного регулирования обеспечивает ограничение его тока на заданном уровне тока срабатывания порогового элемента 16 и выбирается такой, чтобы пороговый элемент 16 при токовой перегрузке бьт включен

По окончании действия импульса одновибратора 19 управляющее напряжение с порогового элемента 16 снова открьгоает ключ 18, который открывает

регулирующий элемент 8. Ток от источника 14, через датчик 15 тока, регулирующий элемент 8 и дроссель 10 вновь поступает в нагрузку.

Таким образом, обеспечивается эффективная защита по току стабилизатора при переходных процессах, в том числе и в момент подачи на вход ста- билизатора питающего напряжения, а также самостоятельный выход стабилизатора на режим после снятия перегрузки. Кроме того, повышается надежность устройства

Формула изобретения

0

0

5

0

5

0

Непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения с защитой по току, содержащий два контура регулирования: непрерьшный и импульсный, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные датчик тока и регулирующий элемент, а также пороговый элемент, вход которого под- ;ключен к выходу датчика тока, причем выходные вьгооды обоих контуров подсоединены с выводам для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повьшгния надежности путем повышения эффективности защиты от перегрузок по току и уменьшения времени восстановления работы после снятия перегрузки, а также упрощения схемы, в контуре импульсного регулирования узел упранпения выполнен на одновибраторе и ключе, при этом вход одновибратора подключен к выходу порогового элемента своего контура, а выход - к управляющему входу ключа, выходом соединенного с управляющим входом регулирующего элемента своего контура, и к выходу порогового элемента контура непрерывного регулирования, кроме того, упомянутые последовательные цепи из датчика тока и регулирующего элемента свободным выходом датчика тока подсоединены к выводу для подключения источника питающего напряжения„

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем повышения эффективности защиты от перегрузок по току и уменьшения времени восстановления работы после снятия перегрузки, а также упрощение схемы. Устройство содержит два контура регулирования - непрерывный 1 и импульсный 7, включенных параллельно по входу и выходу. Цепь управления контура 7 выполнена на ключе 18 и одновибраторе 19. Стабилизация напряжения на нагрузке 20 осуществляется контуром 1, а управление - контуром 7. Управление проходит по закону изменения тока нагрузки: при большом токе нагрузки регулирующий элемент контура 7 открывается на более длительное время и чаще, чем при малом. 1 ил.