Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использова ния гфи реализации вторичного электропитания р а- диоэлектронной аппаратуры.

Известны стабилизирующие источники питания по авт.св.СССР № 1336173, кл. Н 02 М 3/335 и по авт.св. № 1339810, кл. Н 02 М 3/335. Стабилизирующий источник питания по авт.св.СССР № 1336173, кл. Н 02 М 3/335 содержит управляемый преобразователь напряжения, выпрямитель, сглаживающий фильтр, линейный стабилизатор тока, формирователь импульсов переключения, задающий генератор, два формирователя коротких импульсов,RS-триггер, два элемента И, элемент НЕ, элемент ИЛИ, триггер Шмитта, три импульсных трансформатора.

Стабилизирующий источник питания по авт.св. СССР Ns 1339810. кл. Н 02 М 3/335 содержит регулируемый инвертор, выпрямитель, LC-фильтр, датчик тока, пороговое устройство, задающий генератор, делитель частоты, формирователь коротких импульсов, элемент НЕ, два элемента И, RS-триггер.

Наиболее близким по технической сущности является стабилизирующий источник напряжения постоянного тока по авт.св. СССР ISfe 1453550, кл. Н 02 М 3/335.

Стабилизирующий источник содержит регулирующий узел, включающий в себя транзисторный ключ, задающий генератор, элемент И, триггер, формирователь импульсов, времязадающий конденсатор, блок

VI 00

ч

00 Ч

разряда, импульсный трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр. В состав устройства входя т также делитель напряжения, блок опорного напряжения, усилитель постоянного тока, дифференциальный опт- рон.

Целью изобретения является повышение динамического коэффициента стабилизации выходного тока.

Эта цель достигается тем, что в стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий задающий генератор 1. первый 2 и второй 3 D-тригге- ры, формирователь импульса сброса 4, блок разряда, первый 6 и второй 7 пороговые элементы, первый 8 и второй 9 согласующие усилители, первый 10 и второй 11 импульсные трансформаторы, управляемый преобразователь напряжения 16, выпрямитель 17, сглаживающий фильтр 18, оптрон 12, узел защиты 13. источник тока 14 дополнительно введены: узел вольтодобавки 15 и узел коррекции управления оптроном 19.

Узел вольтодобавки 15 состоит из двух последовательно включенных резисторов и выпрямительного диода, анод которого включен между этими резисторами, а катод подсоединен к эмиттеру транзистора источника тока 14 Узел вольтодобавки 15 увеличивает (уменьшает) ток заряда время- задающего конденсатора С при уменьшении (увеличении) напряжения питающей сети переменного тока, что приводит к соответствующему изменению, длительности ШИМ импульсов Таким образом(узел вольтодобавки 15 выполняет функцию опережения по фазе, подавая изменения напряжения питающей сети переменного тока на формирователь ШИМ, минуя цепь обратной связи, тем самым повышая динамический коэффициент стабилизации выходного тока.

Узел коррекции управления оптроном 19 состоит из последовательно включенных стабилитрона и резистора, и конденсатора, включенного параллельно стабилитрону и резистору. Узел коррекции управления оптроном 19 обеспечивает требуемую оптимальную крутизну нарастания тока через светодиод оптрона и форсирование тока в начальный момент действия импульса перегрузки. Следовательно, узел коррекции управления оптроном обеспечивает оптимальную точку на ВАК светодиода оптрона, что в свою очередь приводит к увеличению динамического коэффициента стабилизации выходного тока.

На фиг.1 изображена функциональная схема стабилизирующего источника напряжения постоянного тока. Устройство (фиг,1)

содержит задающий генератор 1, первый 2 и второй 3 D-триггеры, формирователь импульса сброса 4, блок разряда 5, первый 6 и второй 7 пороговые элементы, первый 8 и

второй 9 согласующие усилители, первый 10 и второй 11 импульсные трансформаторы, управляемый преобразователь напряжения 16, выпрямитель 17, сглаживающий фильтр 18, оптрон 12, узел защиты 13, источник тока

0 14. узел вольтодобавки 15, узел коррекции управления оптроном 19, а также входные выводы 21,22, предназначенные для подачи опорных напряжений, входные выводы 23, 24, предназначенные для подключения пер5 вичного источника питания (выпрямленное напряжение сети), входной вывод 20 для подключения сети переменного тока, выходные выводы 25, 26 для подключения нагрузки.

0 Выход задающего генератора 1 подклю- к первому и второму D-триггерам 2,3 Выход D-триггера 2 соединен с входом формирователя импульсов сброса 4, выход которого соединен с управляющим входом

5 блока разряда 5, питающий выход которого соединен с выходом источника тока 14 и входами пороговых элементов 6 и 7. Параллельно блоку разряда 5 подключен времяза- дэющий конденсатор С. Пороговые

0 элементы 6, 7 вторыми входными выводами соединены с выходами D-триггера З. Выходы пороговых элементов 6, 7 через первый 8 и второй 9 согласующие усилители, а также импульсные трансформаторы 10 и 11

5 соединены с управляющими выводами управляемого преобразователя напряжения 16. Питающий вход преобразователя напряжения 16 соединен с выводами 23, 24. Вход выпрямителя 17 соединен с выходом преоб0 разователя напряжения 16. Вход сглаживающего фильтра 18 соединен с выходом выпрямителя, а выход соединен с выходными выводами 25,26, а также через узел коррекции управления оптроном 19 соединен с

5 входом оптрона 12. Выход оптрона 12 соединен с входным выводом 21, устройством защиты 13, питающим входом источника тока 14 и выходом узла вольтодобавки 15. Управляющий выход источника тока 14

0 соединен с входным выводом 22. Вход узла вольтодобавки соединен с входным выводом 21.

На фиг.2 представлены временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу

5 стабилизирующего источника.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени to по фронту импульса задающего генератора рис.А осуществляется переключение триггеров 2 и 3. Пусть

при этом сигнал на прямом выходе триггеров 2 и 3 принимает состояние лог, О, а на инверсном лог, 1, рис, Б,В. Сигнал с прямого выхода триггера 2 поступает на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ формиро- вателя импульса сброса, на выходе которого формируется импульс рис. Г, который через блок разряда в момент времени ц разряжает времязадающий конденсатор С рис.Д. Напряжение с времязадающего конденса- тора подается на один из входов пороговых элементов 6 и 7, выполненных на КМОП элементах 2И-НЕ. В момент времени ti рис.Е на выходе порогового элемента б появляется уровень лог, 1, так как на другой вход элемента 6 с прямого выхода триггера 3 подается уровень лог.0. С выхода элемента б напряжение лог.1 через согласующий усилитель 8 и импульсный трансформатор 10 подается на управляв- мый преобразователь напряжения 16 и отпирает транзистор Т1. При этом транзистор Т2 заперт, так как на выходе порогового элемента 7 сигналом с инверсного выхода триггера 3 поддерживается уровень лог.0. В момент времени ti времязадающий конденсатор С начинает заряжаться током, протекающим через фотодиод оптрона 12 и в момент времени г напряжение на время- задающем конденсаторе С достигает поро- га срабатывания порогового элемента б рис.Д, на его выходе появляется уровень лог.0 и транзистор Т1 управляемого преобразователя напряжения 16 закрывается, рис.3.

В момент времени т.з по положительному фронту импульса задающего генератора

Iсостояния выходов триггеров 2 и 3 изменяются на противоположные и формируется импульс сброса времязэдающего конденса- тора С рис.Б, В, Г, В момент времени t4 напряжение на конденсаторе С достигает нуля и теперь уже на выходе порогового элемента 7 формируется уровень лог.1, рис.Ж, в то время как пороговый элемент 6 заблокирован уровнем лог 1 прямого выхода триггера 3. Сигнал лог.1 с выхода порогового элемента 7 через согласующий усилитель 9 и импульсный трансформатор

I1подается на вход управляемого преобра- зователя напряжение 16 и отпирает транзистор Т2 рлс.З. В момент времени ts, рис.Д, напряжение на времязадающем конденсаторе С достигает порогового значения, на выходе порогового элемента 7 появляется уровень лог.0 и транзистор Т2 запирается, рис.Ж,3. Далее процессы переключений в схеме повторяются.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется путем изменения момента

времени выключения пороговых элементов 6 и 7 и транзисторов управляемого преобразователя напряжения 16, который определяется величиной тока зарядки времязадающего конденсатора С. При увеличении (уменьшении) выходного напряжения увеличивается (уменьшается) ток через светодиод оптрона 12, что в свою очередь приводит к увеличению (уменьшению) тока фотодиода оптрона 12, тока источника тока 14 и тока заряда времязадающего конденсатора С. При этом уменьшается (увеличивается) время выключения пороговых элементов 6 и 7, длительность импульсов управляемого преобразователя напряжения, а также уменьшается (увеличивается) выходное напряжение.

Формула изобретения

Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий управляемый преобразователь напряжения, питающий вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети постоянного тока, а управляющие входы с соответствующими выходами импульсных трансформаторов, входы последних соединены с выходами пороговых элементов, выпрямитель, вход которого подключен к выходу преобразователя напряжения, сглаживающий фильтр, вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход соединен с выводами для подключения нагрузки, а также с входными выводами оптрона, задающий генератор, выход которого подключен к входам двух D-триггеров, прямой выход первого D-триггера подключен через формирователь импульсов сброса к управляющему входу блока разряда, параллельно которому подключен времязадающий конденсатор, прямой выход второго D-триггера подключен к одному из входов второго порогового элемента, вторые входы пороговых элементов подключены к питающему входу блока разряда и через источник тока к выходным выводам оптрона, отличающий- с я тем, что, с целью повышения динамического коэффициента стабилизации выходного тока, в него введены узел вольтодобавки, выполненный на резистив- ном делителе напряжения, подключенном между общим выводом и выводом для подключения сети переменного тока, и диоде, включенном между средним выводом указанного делителя и эмиттером транзистора источника тока, узел коррекции управления оптрона, выполненный на последовательно включенных стабилитроне и резисторе, и конденсаторе, включенном параллельно

стабилитрону и резистору, причем анод ста- да оптрона, а резистор подключен к выходу билитрона подсоединен к выводу фотодио- сглаживающего фильтра.

Использование: вторичные источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: повышение динамического коэффициента стабилизации выходного тока. Устройство содержит задающий генератор (1), два D-триггера (2 и 3), формирователь импульса сброса (4), блок разряда (5), два пороговых элемента (6 и 7). два согласующих усилителя (8 и 9), два импульсных трансформатора (10 и 11), управляемый преобразователь напряжения (16), выпрямитель (17), сглаживающий фильтр

фуг./

В Г

Л € Ж

1

19 II

Q1 ГпР

1

п