Ключевой стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1993 года по МПК G05F1/56 G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности системы источник электропитания - радиоэлектронная нагрузка путем обеспечения защиты нагрузки от перенапряжения.

На чертеже представлена Функциональная схема предлагаемого ключевого стабилизатора постоянного напряжения.

Ключевой стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 1, который через дроссель 2 соединен с выходным выводом, конденсатор 3 включен между выходным выводом и общей шиной. Диод 4 включен между точкой соединения эмиттера регулирующего транзистора 1 и дросселя 2 и общей шиной. Схема соединений между собой дросселя 2, конденсатор а 3 и диода 4 представляет собой ICD- фильтр. Выход узла 5 управления подключен на первый вход элемента ИЛИ 6, второй вход которого соединен с выходом компаратора 7 нижнего уровня, а выход - с базой регулирующего транзистора 1. Источник 8 опорного напряжения включен между неинвертирующим входом узла 5 управления и общей шиной. Первый дополнительный источник 9 опорного напряжения включен между неинвертирующим входом компаратора 7 нижнего уровня и общей шиной. Второй дополнительный источник 10 опорного напряжения включен между инвертирующим входом компаратора 11 верхнего уровня и общей шиной. Первый и второй резисторы 12 и 13 делителя выходного напряжения соединены между собой последо вательно, вторые выводы которых включены между выходным выводом и общей шиной, а точка соединения - к инвертирующему входу узла 5 управления, первый ключ 14 включен параллельно резистору 13, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 11 верхнего уровня. Конденсатор 15, подключен параллельно резистору 12. Инвертирующий вход компаратора 7 нижнего уровня и неинвертирующий вход компаратора 11 верхнего уровня одновременно подключены к выходному выводу, к которому подсоединен один из выводов первого ключа 14. Ключевой стабилизатор содержит также предохранитель 16, тири- стор 17, инверторов, RC-интегратор 19, стабилитрон 20, третий резистор 21, первый 22 , и второй 23 дополнительные ключи, управляющие входы которых второго 22 - непосредственно, а третьего 23 через инвертор 18 подключены к выходу компаратора 11 верхнего уровня. Первый вывод второго ключа 22 подключен к выходному выводу, а второй - через последовательно соединенные стабилитрон 20 и резистор 21 к общей шине, к

которой одновременно подключены емкостной вывод RC-интегратора 19. Первый вы- вод тиристора 17 и через третий ключ 23 одновременно управляющий вывод тиристора 17 и выход RC-интегратора 19, резистивный вывод которого соединен с точкой соединения стабилитрона 20 и резистора 21, второй вывод тиристора 17 одновременно подключен к коллектору регулирующего транзистора 1 и через предохранитель 16 к

входному выводу.

Стабилизатор работает следующим образом.

Компараторы верхнего 11 и нижнего 7 порогов срабатывания соответствующим

выбором опорных напряжений источников 9 и 10 опорного напряжения настроены соответственно на верхнюю и нижнюю границы зоны допустимого разброса выходного напряжения.

Когда выходное напряжение стабилизатора находится в зоне допустимого разброса, компараторы 7 и 11 находятся в первоначальном состоянии; которое характеризуется отсутствием выходного сигнала,

т.е. в исходном положении на выходах обоих компараторов имеются сигналы, соответствующие логическому О. Логический О на выходе компаратора 11 верхнего порога срабатывания является закрывающим для

ключей 14 и 22 и соответственно эти ключи закрыты. При этом на выходе инвертора 18 присутствует сигнал логической 1, который является открывающим для ключа 23 и ключ 23 открыт и шунтирует выход RCинтегратора 19. При логическом 0й невыходе компаратора 7 нижнего порога срабатывания регулирование осуществляется сигналом с выхода узла 5 управления, причем в контур регулирования входят регулирующий

транзистор 1, элементы 2-4 LCD-фильтра, первый 13 и второй 12 резисторы делителя выходного напряжения, конденсатор 15, узел 5 управления, источник 8 опорного напряжения и элемент ИЛИ 6. Стабилизатор работает традиционно.

Если выходное напряжение опустится ниже нижней границы зоны допустимого разброса, то срабатывает компаратор 7 нижнего порога срабатывания и на его выходе появляется сигнал логической 1м. Этот сигнал поступает на вход элемента б и обеспечивает на его выходе сигнал логической Т при любом сигнале на его входе, обеспечивая отработку данного возмущения. Так

как этот контур регулирования не содержит инерционных элементов, то быстродействие его велико.

В случае, если выходное напряжение превысит верхнюю границу зоны допустимого разброса, срабатывает компаратор 11 верхнего порога срабатывания и на его выходе появляется сигнал логической Г, который является открывающим для ключа 14, который открывается и шунтирует первый резистор 13 делителя выходного напряжения. Сигнал возмущения с выхода стабилизатора через открытый ключ 14 поступает непосредственно на вход узла 5 управления, тем самым повышается быстродействие стабилизатора, так как величина динамического сопротивления ключа 14 в открытом состоянии значительно меньше величины сопротивления первого резистора 13 делителя выходного напряжения. Дальнейшая отработка такого возмущения происходит традиционно.

При пробое регулирующего транзистора 1 напряжение на выходе стабилизатора повышается и переходит предельно допустимое значение. Аналогично предыдущему случаю на выходе компаратора 11 устанавливается сигнал логической Г, а на инверторе 18 - логического О, которые переводят ключи 14 и 22 в открытое состояние, а 23- в закрытое. Через открытый ключ 22 стабилитрон 20 отпирается и через резистор 21 протекает ток, который создает на нем такое падение напряжения, которое, проходя через RC-интегратор 19, поступает на управляющий вывод тиристора 17 и отпирает последний. По цепи входной вывод - предохранитель 16 - открытый тиристор 17 - общая шина протекает ток, который выжигает предохранитель и отключает первичную силовую ц«пь от стабилизатора, RC-интегратор необходим для исключения ложного срабатывания схемы защиты от создейст- вия импульсных помех.

Таким образом осуществляется защита нагрузки в случае возникновения перенапряжения на выходе предлагаемого устройства.

Формула, изобретения/

Ключевой стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный между входной клеммой и первым выводом дросселя LCD- фильтра, делитель выходного напряжения, выполненный на первом и втором резисторах, причем первым вывод первого резистора соединен с выходной клеммой, вторым

выводом дросселя LCD-фильтра и плюсовым выводом конденсатора LCD-фильтра, а первый вывод второго резистора - с общей шиной, минусовым выводом конденсатора и 5 анодом диода LCD-фильтра, катод которого подключен к первому выводу дросселя LCD- фильтра, узел управления, инвертирующий вход которого соединен со средней точкой делителя выходного напряжения, образо0 ванной соединением вторых выводов первого и второго резисторов, а неинвертирующий вход через источник опорного напряжения подключен к общей шине, конденсатор, подключенный парал5 лельно второму резистору делителя выход. кого напряжения, полупроводниковый

ключ, подключенный параллельно первому

резистору делитель выходного напряжения,

два компаратора и два дополнительных ис0 точника опорного напряжения, причем неинвертирующий вход первого компаратора и инвертирующий вход второго компаратора соединены с выходной клеммой, инвертирующий вход первого компаратора через

5 первый дополнительный источник опорного напряжения, а неинвертирующий вход второго компаратора через второй дополнительный источник опорного напряжения соединены с общей шиной, выход первого

0 компаратора подключен к управляющему входу полупроводникового ключа, логический элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго компаратора и с выходом узла

5 управления, а выход подключен к управляющему входу регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем обеспечения защиты нагрузки от пе0 ренапряжения, в него введены предохранитель, тиристор. инвертор, RC-интегратор, стабилитрон, третий резистор, первый и второй дополнительные ключи, причем первый вывод первого дополнительного ключа

5 соединен с выходной клеммой, а второй вывод через последовательно соединенные стабилитрон и третий резистор - с общей шиной, второй дополнительный ключ, шунтирующий выход RC-интеграторз включен

0 между базой регулирующего транзистора и общей шиной, а управляющие входы первого дополнительного ключа непосредственно, а второго дополнительного ключа через инвертор подключен к выходу первого ком5 паратора, при этом соединение регулирующего транзистора с входной клеммой выполнено через предохранитель, тиристор включен между общей точкой предохранителя с регулирующим транзистором и об71815628 8

щей шиной, управляющий завод тиристора точке соединения стабилитрона с третьи соединен с базой регулирующего транзи- резистором, стора, а вход RC-интегратора подключен к

Использование: во вторичных источниках электропитания. Сущность изобретения: стабилизатор содержит регулирующий транзистор (1), LCD-фильтр (2, 3, 4). узел Ш.. 16 1 управления (5), логический элемент ИЛИ (6), компараторы (7,11), источники опорного напряжения (8, 9, 10) делитель выходного напряжения на резисторах (12, 13), полупроводниковый ключ (14), конденсатор