Устройство для контроля разряда источников питания постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК G01R19/165 

Os

hO

о

00

о

Јь

Изобретение относится к электроизмеительной технике и может быть использоано для контроля и индикации предельно опустимого разряда источников питания постоянного тока с одновременным ограничением этого разряда в малогабаритных переносных радиоэлектронных приборах с автономными источниками питания постонного тока.

Цель изобретения - повышение качества контроля за счет исключения генерации устройством помех в цепях контролируемого источника и его нагрузки и снижения потребляемой от контролируемого источника мощности, а также расширение функци- ональных возможностей за счет автоматического отключения контролируемого источника от нагрузки при его разряде.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит контролируемый источник 1 питания, подключенные параллельно ему делитель 2 напряжения, состоящий из последовательно соединенных резисторов 3 и 4, и микромощный источник 5 опорного напряжения, состоящий из Р-ка- нального полевого транзистора 6 с управляемым pn-переходом и резистором 7.

Сток транзистора 6 соединен с вторым (отрицательным) выводом источника 1, а его затвор и первый вывод резистора 7 - с первым (положительным) выводом источника 1 и общей шиной 8, второй вывод резистора 7 и исток транзистора 6 подключены к выходу источника 5 и к неинвертирующему входу триггера 9 Шмитта, состоящего из микромощного программируемого операционного усилителя 10 с резистором 11 в цепи положительной обратной связи и программирующего резистора 12, подключенного между программирующим и неинвертирующим входами этого операционного усилителя. Инвертирующий вход триггера 9 подключен к выходу делителя 2, отрицательный вывод питания - к отрицательному выводу источника 1, положительный вывод питания- к общей шине 8. Выход триггера 9 соединен с вторым выводом индикатора 13, выполненного на последовательно соединенных токоограничивающем резисторе 14 и светодиоде 15, и с вторым (отрицательным) выводом питания микромощного стабилизатора 16 напряжения, первый (положительный) вывод питания которого соединен с общей шиной 8, а выход - с вторыми (отрицательными) выводами пи- тания генератора 17 прямоугольных импульсов и умножителя 18 напряжения, первые (положительные) выводы питания

генератора 17 и умножителя 18 соединены с общей шиной 8. Вход умножителя 18 подключен к выходу генератора 17,второму выводу накопительного конденсатора 19 и

входу электронного ключа 20, состоящего из мощного n-канального полевого транзистора 21 с управляемым pn-переходом и диода 22. К затвору транзистора 21, являющегося входом ключа 20, подсоединен анод диода

0 22, исток транзистора 21 соединен с катодом диода 22, с первым выводом конденсатора 19 и с общей шиной 8, а сток - с выходом устройства.

Устройство работает следующим обра5 зом.

При полностью заряженном контролируемом источнике 1 питания на выходе триггера 9 Шмитта выходное напряжение отсутствует (близкое к нулю), так как напря0 жение на инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем. В результате све- тодиод 15 не горит и напряжение на выходе микромощного стабилизатора 16 отсутствует. Умножитель 18 и генератор 17 не ра5 ботагот, чем обеспечивается отсутствие помех в работающей радиоэлектронной аппаратуре. Вследствие этого напряжение на накопительном конденсаторе 19 и затворе полевого транзистора 21 ключа 20 тоже рав0 но нулю. Поэтому электронный ключ 20 открыт, т.е. сопротивление канала транзистора 21 минимально. В результате ток со стока транзистора 21 идет в цепь нагрузки.

При разряде контролируемого источни5 ка 1 напряжение на инвертирующем входе триггера 9 уменьшается пропорционально, а на неинвертирующем входе оно стабилизировано микромощным источником 5 опорного напряжения. Поэтому в некото0 рый момент, когда напряжение источника 1 станет меньше установленного, триггер 9 Шмитта переключится: на его выходе установится напряжение, величина которого будет почти равна напряжению источника 1. В

5 результате загорится светодиод 15, сигнализируя о разряде источника 1. Одновременно это же напряжение поступит на отрицательный вывод питания микромощного стабилизатора 16. На его выходе поя0 вится стабилизированное напряжение, величина которого устанавливается минимально возможной, но вместе с тем она обеспечивает устойчивое возбуждение и работу генератора 17 прямоугольных импуль5 сов. После того, как стабилизированное напряжение поступит на отрицательные выводы питания генератора 17 и умножителя 18, они начинают свою работу. Генератор 17 вырабатывает прямоугольные импульсы, амплитуда которых стабилизирована стабилизатором 16. Эти импульсы, имеющие отрицательную полярность, поступают с его выхода на вход умножителя 18. В результате конденсатор 19 заряжается до отрицательного напряжения, величина которого больше или, по крайней мере, равна напряжению отсечки полевого транзистора 21. Эта величина обеспечивается соответствующим выбором коэффициента умножения умножителя 18.

После заряда конденсатора 19 электронный ключ 20 закрывается и разряд источника 1 через нагрузку прекращается. Величина отрицательного напряжения на конденсаторе 19 и, следовательно, на затворе полевого транзистора 21 не подвержена колебаниям напряжения источника 1, так как умножитель 18 питается, как и генератор 17, стабилизированным напряжением. Отметим, что эта величина может быть любой в зависимости от выбранного коэффициента умножения умножителя 18, что позволяет использовать в ключе 20 полевые транзисторы с любым напряжением отсечки.

После того, как ключ 20 закроется, напряжение на источнике 1 начнет нарастать. И особенно быстро оно увеличивается, если разряд источника 1 производился большим током. Но триггер 9 Шмитта переключается только тогда, когда напряжение на его инвертирующем входе достигнет второго значения порогового напряжения, которое выше первого и устанавливается резистором 11. Этим самым предотвращается режим частого включения-выключения ключа 20, который может оказаться нежелательным для питаемой аппаратуры.

Диод 22 служит для разряда напряжения накопительного конденсатора 19 через свое обратное сопротивление перехода до нуля после прекращения работы умножителя 18, т.е. после того, как триггер 9 Шмитта опять переключится и его выходное напряжение исчезнет. Одновременно диод 22 предохраняет затвор транзистора 21 от воздействия статического электричества.

Так как достоинством полевого транзистора 21 является практическое отсутствие расхода мощности коммутирующего сигнала, то можно сделать сопротивление его открытого канала сколь угодно малым, подключая параллельно транзистору 21 другие полевые транзисторы этого же типа.

Чтобы снизить потребляемую устройством мощность от источника 1, первый вывод резистора 12, задающего ток потребления операционного усилителя 10, подключен к его неинвертирующему входу, на котором создано опорное напряжение микромощным источником 5 опорного напряжения, а второй вывод резистора 12 подключен к соответствующему выводу операционного усилителя 10. В результате ток через рези- 5 стор 12 будет неизменным и, следовательно, ток потребления триггера 9 Шмитта тоже будет постоянной величиной. При соответствующем выборе резистора 12 он составляет единицы микроампер. Ток,

10 потребляемый источником 5 и делителем 2, тоже составляет единицы микроампер.

Таким образом, когда источник 1 заряжен до заданного напряжения, устройство позволяет полностью избавиться от помех,

15 создаваемых генератором прямоугольных импульсов. Устройство имеет расширенные функциональные возможности за счет автоматического отключения разряженного источника питания от нагрузки, позволяет

0 снизить потребляемую им мощность от контролируемого источника питания. Формула изобретения Устройство для контроля разряда источников питания постоянного тока, содержа5 щее генератор прямоугольных импульсов, первый вывод питания которого подключен к общей шине, к которой подключены первый вход устройства, первый вывод накопительного конденсатора и первый вывод

0 индикатора, выполненного на последовательно соединенных светодиоде и токоогра- ничивающем резисторе, второй вход устройства соединен с вторым выводом питания делителя напряжения, отличаю5 щ е е с я тем, что, с целью повышения качества контроля и расширения функциональных возможностей за счет автоматиче- ского отключения контролируемого источника от нагрузки при его разряде, в

0 него введены триггер Шмитта, микромощный источник опорного напряжения, микро- мощный стабилизатор напряжения, умножитель напряжения и электронный ключ, выполненный на мощном полевом

5 транзисторе с диодом, подключенным между его затвором и истоком, триггер Шмитта выполнен на микромощном программируемом операционном усилителе с резистором в цепи положительной обратной связи и

0 программирующим резистором, подключенным между программирующим входом этого операционного усилителя и его неинвертирующим входом, выводы питания микромощного операционного усилителя и

5 микромощного источника опорного напряжения подключены к соответствующим входам устройства, первые выводы питания делителя напряжения, микромощного стабилизатора напряжения и умножителя напряжения и исток полевого транзистора

подключены к общей шине, инвертирующийвыход которого подключен к вторым вывовход микромощного операционного усили-дам питания последовательно соединенных

теля соединен с выходом делителя напря-генератора прямоугольных импульсов и умжения, неинвертирующий вход- с выходомножителя напряжения, выход которого соемикромощного источника опорного напря-5 динен с вторым выводом накопительного

жения, а выход - с вторым выводом индика-конденсатора и затвором полевого транзитора и вторым выводом питаниястора, сток которого подключен к выходу

микромощного стабилизатора напряжения,устройства.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в малогабаритных переносных приборах с автономными источниками питания. Цель изобретения - повышение качества контроля и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит генератор 17 прямоугольных импульсов, накопительный крнденсатор 19, индикатор 13иделитель2 напряжения. Введение триггера 9 Шмитта на микромощном программируемом операционном усилителе 10, микромощных источника 5 опорного напряжения и стабилизатора 16 напряжения, а также умножителя 18 и электронного ключа 20 на мощном полевом транзисторе 21 исключает генерацию устройством помех в цепях контролируемого источника и его нагрузки, снижает потребление мощности от контролируемого источника и обеспечивает автоматическое отключение контролируемого источника от нагрузки при его разряде. 1ил. (Л С